Sunum yükleniyor. Lütfen bekleyiniz

Sunum yükleniyor. Lütfen bekleyiniz

Yrd. Doç. Dr. Müge Kirmikil Küresel Konumlandırma Sistemi (GPS)

Benzer bir sunumlar


... konulu sunumlar: "Yrd. Doç. Dr. Müge Kirmikil Küresel Konumlandırma Sistemi (GPS)"— Sunum transkripti:

1 Yrd. Doç. Dr. Müge Kirmikil Küresel Konumlandırma Sistemi (GPS)

2 GPS (Global Positioning System; Küresel Yer Belirleme Sistemi ya da Küresel Konumlandırma Sistemi), düzenli olarak kodlanmış bilgi yollayan bir uydu ağıdır ve uydularla arasındaki mesafeyi ölçerek Dünya üzerindeki kesin yeri belirlemeyi sağlar GPS alıcısı ve uydu sinyalleri yardımıyla herhangi bir yer ve zamanda, her türlü hava koşullarında, global bir koordinat sisteminde, yüksek duyarlıkta, en ekonomik şekilde, anında ve sürekli şekilde konum, hız ve zaman belirlemesi yapılabilir GPS Alıcısı GPS: Nedir?

3 Bu sistem, ABD Savunma Bakanlığı'na ait, yörüngede sürekli olarak dönen uydulardan oluşur. Bu uydular radyo sinyalleri yayarlar ve yeryüzündeki GPS alıcısı bu sinyalleri alır. Böylece konum belirlenir. GPS: Nedir?

4 Bu sistemin ilk kuruluş hedefi tamamen askeri amaçlar içindi. GPS alıcıları yön bulmakta, askeri çıkartmalarda ve roket atışlarında kullanılmak üzere tasarlanmıştır. Ancak, 1980'lerde GPS sistemi sivil kullanıma da açılmıştır. GPS: Nedir?

5 1969—ABD Savunma Navigasyon Uydu Sistemi kuruldu (DNSS) 1973—NAVSTAR (Navigation Signal Timing And Ranging Global Positioning System) Küresel Yer Belirleme Sistemi geliştirildi 1978—ilk 4 uydu uzaya fırlatıldı (Delta roketi fırlatıldı) 1993—24’üncü uydu fırlatıldı 1995—tam kapasiteli işletim Mayıs 2000—Tüm kullanıcılara askeri ölçekte hassas veri sunumu GPS: Tarihçe

6 Uyduların yörüngede dönüşü –Yer ve zaman verilerinin iletimi Elle taşınabilen GPS alıcılarıyla yapılan hesaplama –Konum (enlem, boylam, yükseklik) –Hız –Zaman UZAKLIK= HIZ × ZAMAN GPS: Nedir?

7 Sistem temel olarak jeodezideki en eski tekniklerden biri olan ‘geriden kestirme’ esasına dayanır. Geriden kestirme, konumu bilinmeyen bir noktadan konumu bilinen noktalara yapılan gözlem ve hesaplar ile bilinmeyen noktanın koordinatlarını hesaplamaya dayanır. GPS sisteminde konumu bilinen noktalar GPS uydularıdır. Bilinmeyenler, bulunulan noktanın kartezyen koordinatlarıdır (X,Y,Z) Matematiksel olarak 3 bilinmeyenli bir denklemin çözümü için 3 bilinene ihtiyaç vardır Burada 3 bilinen yetiyor gibi gözükse de, saat hatalarını ortadan kaldırmak için en az 4 tane bilinene ihtiyaç vardır Bu nedenle GPS, 4 boyutlu bir sistemdir (X, Y, Z, t) Bu modelde kullanılan mesafeler radyo dalgalarıyla elde edilen uzaysal mesafe ölçüleri, kullanılan nirengi noktaları ise yörünge (efemeris) bilgileri aracılığıyla belirli bir andaki koordinatları bulunabilen GPS uydularıdır GPS: Çalışma İlkesi

8 GPS: Nedir?

9 Askeri: (TSK-arazide yön bulma) Araştırma: (Harita yapımı, yol yapım çalışmaları) Görsel engelliler için: (Çeşitli projeler) Havacılık: (Uçaklarda ek yön bulma aygıtı) Referans saat: (Referans saat kaynağı olarak kullanılmakta) Tarım Denizcilik Özel-rekreasyon GPS: Uygulama Alanları

10 PRECISION AGRICULTURE (HASSAS TARIM) Bilişim çağının gelişen teknolojilerinin ekonomik ve çevre ile bütünleşik üretim faaliyetlerinde kullanımı İleri teknolojilerin kullanılması suretiyle, tarlanın bütününe yapılan alışılagelmiş sabit düzeyli uygulama yöntemleri yerine, çok daha küçük kısımlarına ait toprak ve bitki özelliklerinin (toprak nemi, topraktaki bitki besin elementlerinin düzeyi, toprak bünyesi, ürün koşulları, verim, v.b.) belirlenmesi sayesinde değişken düzeyli uygulamayı esas alan (her bir kısma kendi ihtiyacı kadar gübre veya ilaç uygulanması, farklı derinlikte toprak işleme, farklı normlarda ekim, farklı düzeylerde sulama ve drenaj) ve bütün bunların sonucu olarak daha ekonomik ve çevreye duyarlı üretimi hedefleyen bir işletmecilik ve tarımsal üretim yöntemidir. GPS: Tarım

11 Ekonomik Baskı Ara ç Pozisyonu Belirleme Sistemi Coğrafik Bilgi Sistemi Yasalar Azaltılmış Girdi Kullanımı HASSAS TARIM Geliştirilmiş Kontrol Ü r ü n Modelleri ve Tarlaya ait Ge ç miş Veriler Karar Destek Sistemi Coğrafik Bilgi Sistemi Ç evresel etkiler Alet Kontrol ve İzleme Y ö netim Bilgi Sistemi Etkinlik Artışı Daha Az İsraf Daha Fazla Br ü t Marj Daha Az Ç evresel Etki GPS: Hassas Tarım Sistemi

12 Toprak Analizi; Topraktaki besin elementlerinin analizi sırasında GPS’ten yararlanılarak örneklerin alındığı pozisyon belirlenebilmekte ve bu bilgi sayesinde tarlanın besin elementleri açısından haritası çıkarılabilmektedir. Toprak İşleme; GPS ve sensörler yardımıyla, toprak işleme derinliğinin ve toprak yüzeyinde bırakılan anız miktarının değişkenliği sağlanabilmektedir. Ekim Gübreleme İlaçlama Ürün gelişiminin izlenmesi Verim Haritalaması GPS: Tarım

13

14 Yer – temel konum belirleme Navigasyon – havacılık ve denizcilikte yön ve konum bulma İzleme – İnsanların ve varlıkların hareketinin izlenmesi Ölçme ve Haritalama – Dünya haritasının oluşturulması Zamanlama – Dünyadaki kesin zamanın belirlenmesi GPS Teknolojisinin Uygulanması

15 GPS sistemi; 1)Uzay bölümü (uydular), 2)Kontrol bölümü (yer istasyonları) 3)Kullanıcı bölümünden (GPS alıcısı) oluşur. İZLEME İSTASYONLARI Uzay Bölümü Yer Antenleri Ana İstasyon Kullanıcı Bölümü UYDULAR GPS: Sistem Bileşenleri

16

17 32 uydu aracı (28 aktif + 4 yedek) Uydular yeryüzünden 20,200 km yukarıda olup, saatte mil hızla hareket ederler ve 12 saatte bir dünya çevresinde bir tur atarlar Yeryüzünde GPS alıcısı en az 4 uydu görür Güneş enerjisi ile çalışırlar ve en az 10 yıl kullanılmak üzere tasarlanmışlardır. Ayrıca güneş enerjisi kesintilerine karşı (güneş tutulması vs.) yedek bataryaları ve yörünge düzeltmeleri için de küçük ateşleyici roketleri vardır. 1. Uzay Bölümü

18 Her bir GPS uydusu, ► Senkronize (eşzamanlı) zaman sinyallerini ► Tüm diğer uydularla ilgili konum bilgilerini ► Kontrol bölümü tarafından yayınlanan bilgileri alır. ► Her uydu, yerdeki alıcının sinyalleri tanımlamasını sağlayan iki adet özel kod yayınlar. Gelen bu sinyal, uydunun yörünge ve saat bilgisi, genel sistem durum bilgisi ve ionosferik gecikme bilgisini içerir. ► Sinyalin uydudan dünyaya ulaşma süresi yaklaşık olarak saniyedir. Saniyenin binde biri kadar oluşacak bir hata, mesafe ölçümünde 300 km ( km/sn x sn) lik bir hataya sebep olacaktır. Bu nedenle, uyduya olan mesafe ve konum belirlemek için, en az 4 uydu verisi kullanılarak hatanın en aza indirilmesi amaçlanır 1. Uzay Bölümü

19 FM radyo sinyalleri watt gücünde iken GPS sinyali watt arasındadır. Bu sinyaller bulutlardan, camdan ve plastikten geçebilir ancak duvar ve dağ gibi katı cisimlerden geçemez. Sinyallerin kabul edilen hızı, ışık hızıdır. Bu yüzden GPS uydularından temiz sinyal alabilmek için açık bir görüş alanı gereklidir. GPS sinyalleri binalardan yansıdığı için şehir içlerinde araziye oranla duyarlılığı azalır. Yeraltına kazılan tünellerde ise sinyal elde edilemez. 1. Uzay Bölümü

20 Sinyallerin Alınması

21 Her GPS uydusu Dünyayı günde iki kez turlar Her uydu Dünyaya sinyal gönderir (zaman ve yörüngeye göre konum sinyalleri) Bu sinyallerin ana amacı; yerdeki alıcının, sinyalin geliş süresini ölçerek, uyduya olan mesafesini hesaplamayı mümkün kılmasıdır. Uyduya olan mesafe, sinyalin geliş süresi ile hızının çarpımına eşittir (Yol= Hız x Zaman) 1. Uzay Bölümü (özet)

22 Dünya üzerinde 5 adet insansız kontrol istasyonu (Hawai, Kwajalein, Cape Cenavaral, Ascension adaları ve Diego Garcia) ve 1 adet insanlı ana kontrol istasyonu (Colorado Spring) bulunmaktadır. İnsansız kontrol merkezleri, topladıkları bilgileri ana merkeze yollarlar. Ana merkezde bu bilgiler değerlendirilerek gerekli düzeltmeler uydulara bildirilir. İstasyonların görevi; günlük olarak uyduların sağlıklı şekilde çalışmalarını sağlamak, toplanan verileri irdeleyerek uydu yörüngelerini belirlemektir. GPS uydularını sürekli izleyerek, doğru yörünge ve zaman bilgilerini sağlar. Ana kontrol istasyonu ise tüm sistemin kontrolünden sorumludur. 2. Kontrol Bölümü

23 Kwajalein Atoll US Space Command Hawaii Ascension Is. Diego Garcia Cape Canaveral Yer Anteni Ana Kontrol İstasyonu İzleme İstasyonu 2. Kontrol Bölümü

24 Kullanıcı bölümü yeryüzündeki alıcılardır. Çeşitli amaçlarla GPS kullanarak yerini belirlemek isteyen herhangi bir kişi, sistemin kullanıcı bölümünü oluşturur GPS anteni & alıcı/işlemci Pozisyon (yer) Hız Duyarlı zaman tayini Kullanıcılar: –Hava araçları –Yer araçları –Gemiler –Bireyler 3. Kullanıcı Bölümü

25 GPS alıcısı açıldığında sinyal alma aşaması başlamıştır. GPS alıcısı sinyal almaya başladığında ilk önce hafızasındaki uydulara ait navigasyon bilgilerine bakar eğer bu veriler işlevsel değilse gökyüzünü taramaya başlar. Çok kanallı GPS alıcıları tarama işlemleri sonucunda sinyalini aldığı uyduları kanalları ile ayrı ayrı ilişkilendirir. Daha sonra hesapladığı mesafelere göre ve aldığı bilgilere göre konum belirleme işlemini yapar. Sinyaller taşıyıcı izleme döngüsü ve kod izleme döngüsü ile takip edilir. Yazılımlarla ve donanımlarla desteklenen her iki döngünün neticesinde uydulara kilitlenilir ve konum belirlenir. GPS Alıcısının Çalışması

26 3. Kullanıcı Bölümü

27 Garmin eTrex –~$100 Garmin-12 –~$150 Casio GPS wristwatch –~$ Kullanıcı Bölümü

28 GPS alıcıları: a)P-Kod yorumlayabilen askeri amaçlı GPS b)Jeodezik amaçlı GPS c)Sivil kullanıcı portatif el GPS’i d)Renkli ekran portatif el GPS’i 3. Kullanıcı Bölümü

29 GPS sinyallerini yorumlayabilen elektronik araçlar a)Pocket-PC b)PDA cihazı c)Cep telefonu d)Kol saatleri 3. Kullanıcı Bölümü

30 Uzay bölümü 24+ Uydu Belirli zamanda gökyüzündeki objelerin konumları kullanıcılara gönderilir İzleme İstasyonları Diego Garcia Ascension Adaları Kwajalein Hawaii Colorado Springs GPS Ana Kontrol Colorado Springs Son kullanıcı Sistem Nasıl Çalışır?

31 Bir noktanın konumu belirlenirken en az dört uydudan sinyal alınmalıdır, konum belirleme hassasiyeti uydu sayısıyla orantılıdır. Sistem Nasıl Çalışır?

32 Üç uydu: İki nokta

33 Dört uydu: Bir nokta

34 Bir GPS alıcısı açıldığında sinyal alma aşaması başlamıştır. Yeryüzünde en az 4 uyduyu görecek şekilde konumlandırılan bir GPS alıcısı, tarama işlemleri sonucunda sinyalini aldığı uyduları kanalları ile ayrı ayrı ilişkilendirir. Daha sonra hesapladığı mesafelere göre ve aldığı bilgilere göre konum belirleme işlemini yapar. Hassaslık: 1 m den 15 m ye kadar (teknolojiye bağlı olarak) Sistem Nasıl Çalışır?

35 Uzaklık ölçümü Işık hızında hareket eden radyo sinyalleri Uydudan kullanıcıya ölçüm süresi Sinyallerin uydudan bize ulaşma süresinin ışık hızı ile çarpımı (uzaklık = hız x zaman) sonucunda uydu ile alıcı arasındaki uzaklık bulunur. Sistem Nasıl Çalışır?

36 Mesafe ölçümü Bitiş: 0.06s Işık hızı ( km/sn) Başlangıç: 0.00 s Uzaklık Ölçümü

37 Atmosferik etkiler (iyonosfer ve troposfer katmanı) Uyduların gökyüzündeki diziliş biçimi ve konumu (ephemeris hatası) Kullanıcı hataları GPS uydu ve alıcılarındaki saat hataları Yeryüzü şekilleri (yansıma vs) Hata Kaynakları

38  Noktalar arası görüş zorunluluğu ortadan kalkmıştır. GPS alıcı anteninin uydu sinyalini izleyebilmesi için gökyüzünü görmesi yeterlidir.  Nokta yeri seçiminde noktaların en yüksek yerlerde olması gibi zorunluluklar ortadan kalkmıştır.  GPS ölçülerinin yapılması büyük oranda hava şartlarından bağımsızdır. Gece ve gündüz sürekli (24 saat) ölçüm yapılabilmektedir.  GPS ölçülerinin yapılışındaki hız ve aletlerin kullanım kolaylığı, ölçücü hatalarının olmaması (anten yüksekliği ölçümü hariç) nedenleriyle ekonomik bir sistemdir.  Üç boyutlu nokta koordinatları elde edilmektedir.  Elde edilen jeodezik doğruluklar en duyarlı klasik jeodezik tekniklerle elde edilenlerle eşit ya da daha iyidir. GPS : Klasik Ölçme

39 Alıcı anteni mutlaka açık gökyüzünü görmelidir. Başka bir deyişle, GPS sinyalleri mikrodalga sinyalleri gibi kuvvetli olmadığından kapalı yerlerde, su altında, çok sık ağaçlıklı bölgelerde, binaların çok olduğu yerleşim yerlerinde, tünel ve madenlerde kullanılamamaktadır. Ağır yağışta, güçlü radyo yayınının yapıldığı ya da yayın antenlerinin olduğu yerlerde verimli değildir GPS: Olumsuz Yön

40 Koordinat Sistemleri

41 Uydular ile bağlantı kurulduktan sonra bulunulan noktanın UTM * projeksiyonuna göre bölge, konum, yükseklik ve hassasiyet bilgisi (en az 3m) ekranda görülebilir. Mark tuşu yardımıyla ilgili nokta cihaza kaydedilir. GPS: Kullanımı

42 *UTM Projeksiyonu (Universal Transverse Mercator), Dünya, başlangıç meridyenleri 6°'de bir değişen 60 dilime (zone) ayrılır ve referans enlemi ekvatordur. Her dilimin enlem genişliği 80° kuzey, 80° güney enlemidir. Her dilimin ayrı bir koordinat sistemi vardır. Dilim orta meridyenleri X ekseni, ekvator da Y eksenidir. İkisinin kesişimi başlangıç noktasıdır. X değerleri dünyadaki uzunluklarla aynı, Y değerleri ise dünyadakinden biraz büyüktür. Bu farkı azaltmak için X, Y değerleri mo = 0,9996 ile çarpılır. Y değeri başlangıç meridyeninin solunda negatif olur. Bundan kurtulmak için Y değerine eklenir. Uzunluk birimi metredir. UTM Silindirik Projeksiyonu

43 UTM Dilimleri Türkiye

44 UTM Silindirik Projeksiyonu

45

46 Menu/Ayarlar/Harita birimleri/Koordinat sistemi bölümünden UTM yerine Coğrafik (Derece-Dakika) projeksiyona geçilebilir Nav tuşu ile pusula özelliği de kullanılabilir. GPS: Kullanımı

47 GPS: Coğrafik Koordinatlar

48 Menu/Kayıtlı noktalar/Alfabetik bölümünden daha önce kaydedilmiş olan noktaların bilgilerine ulaşılabilir. İstenirse bilgisayar bağlantısı ile veriler aktarılabilir. GPS: Kullanımı


"Yrd. Doç. Dr. Müge Kirmikil Küresel Konumlandırma Sistemi (GPS)" indir ppt

Benzer bir sunumlar


Google Reklamları