GNSS TEKNİKLERİ KONUM ÖLÇMELERİ Yrd. Doç. Dr. Ayhan CEYLAN Yrd. Doç. Dr. İsmail ŞANLIOĞLU

İçindekiler Uzay Teknikleri GNSS nedir GPS’İN tarihçesi GPS Nasıl Çalışır? GPS’in Bölümleri Uzay Bölümü Kontrol Bölümü Kullanıcı bölümü GLONASS Uydu sistemi GALİLEO Uydu sistemi Diğer GNSS Uydu Sistemleri

Kaynaklar GPS Ölçmeleri, Kamil Eren-Turgut Uzel, Yıldız Teknik Üniversitesi Yayınları, Yayın no: 301, İstanbul,1995 GPS/GNSS Uydularla Konum Belirleme Sistemleri, Muzaffer Kahveci, Ferruh Yıldız, Nobel Yayınları, İstanbul, 2009 Kinematik GNSS ve RTK CORS Ağları, Muzaffer Kahveci, Nobel Yayınları, İstanbul, 2009 Inroduction to GPS: The Global Positioning System,Ahmed El- Rabbany, Artech House Inc., 2002 GPS Theory and Practice, , B. Hofmann-Wellenhof, H. Lichtenegger and J. Collins, Springer-Verlag, 4th edition, 1997. GPS Satellite Surveying, Alfred Leick, John Wiley & Sons Inc.3rd. Edition, 2004, Global Positioning System : Theory and Applications, Volume I & Volume 2. ., Edited by Bradford W. Parkinson & James J. Spilker, American Institute of Aeronautics and Astronautics, Inc., 1996. GPS for Geodesy by P.J.G. Teunissen and A. Kleusberg, 2nd edition, Springer, 1998. Linear Algebra, Geodesy, and GPS by Gilbert Strang & Kai Borre, Wellesley –Cambridge Press. 1997 Understanding GPS : Principles and Applications by Elliott D. Kaplan, Artech House Publishers., 1996. GPS Positioning Guide, Caroline Erickson, Natural Resources Canada, Geodetic Survey Division Information services,July 1995, Third Printing

Uzay Teknikleri Pek çok uzay tekniği vardır Yeryüzünden uzaklığı (km) Uydu Tipleri 150 - 1,500 Uzaktan algılama 1,500 - 20,000 Geodezik >36,000 İletişim

Uzay teknikleri

Uydu Lazer Uzaklık Ölçmeleri Satellite Laser Ranging (SLR) Ölçü Prensibi: Dünya üzerine dağılmış ölçme istasyonları tarafından, geri-yansıtıcı (retro-reflector) taşıyan uydulara gönderilen kısa lazer pulsunun çıkış ve geri dönüş zamanları arasındaki farkın ölçüldüğü tekniktir. Çift yollu uzunluk ölçümüdür.

Uydu Lazer Uzaklık Ölçmeleri Satellite Laser Ranging (SLR) Jeodinamik araştırmalar amacıyla geliştirilen SLR uydu tekniği, dünya referans ağının oluşturulmasında kullanılmaktadır. SLR ağları, dünyanın dönme parametreleri değerlerinin incelikle belirlenmesini sağlamıştır. Bu teknikte nokta konumu cm doğrulukta belirlenebilmektedir.

SLR Yer İstasyonları

Lunar Laser Ranging LLR Ölçü Prensibi: Dünya üzerine dağılmış ölçme istasyonları tarafından, ay üzerinde bulunan geri-yansıtıcılara (retro-reflector) gönderilen kısa lazer pulsunun çıkış ve geri dönüş zamanları arasındaki farkın ölçüldüğü tekniktir. Çift yollu uzunluk ölçümüdür. Apache Point Observatory Lunar Laser-Ranging Operation (APOLLO)

Çok Uzun Bazlı Enterferometri Very Long Baseline Interferometry (VLBI) Ölçü Prensibi Kuasardan* yayılan sinyallerin iki veya daha fazla sayıdaki radyo teleskoplarının antenleriyle alınmasındaki zaman farkını ölçer. Kuasar: çok uzakta olan ve radyo dalgaları yayan gök cismi

Çok Uzun Bazlı Enterferometri Very Long Baseline Interferometry (VLBI) Çok sayıda kuasardan dünya üzerine dağılmış birçok antene gelen sinyallerdeki zaman farkını ölçtüğünden, antenlerin eş zamanlı hassas konumlarını tanımlar. En prezisyonlu tekniktir. Dünya dönme parametrelerinin belirlenmesi, tektonik plaka hareketlerinin izlenmesi, uzaysal referans ağlarının tanımlanması, yersel referans ağlarının sürdürülmesi, Dünya üzerindeki güneş ve ayın çekimsel kuvvetlerinin ölçümü, atmosferik modellerin geliştirilmesinde kullanılır.

VLBI Yer İstasyonları

DORIS (Doppler Orbitography and Radio positioning Integrated by Satellite) Hassas konum belirleme ve uydu yörüngesi belirleme için Fransa tarafından geliştirilmiş bir sistemdir. Belli frekanslarda sinyal gönderen ve yörüngesi bilinen uydunun yer noktasına olan uzaklık değişiminin neden olduğu Doppler etkisinden yer-uydu uzaklıkları belirlenmektedir. Uluslararası Doris Servisi CLS tarafından işletilmektedir. Doris sisteminin temeli, Doppler Etkisi prensibine dayanmaktadır. Hareket etmekte olan bir cisme gönderilen ve geri alınan dalgaların frekansları cismin hızına göre değişmekte ve bu farklılık belirlenebilmektedir. Uluslar arası Yersel Referans ağların sürdürülmesinde katkısı vardır. Topex/Poseidon ve Jason altimetre uydularına katkısı vardır. Bu uydular okyanus yüzeyinde yüzey akıntısı ve dalga yüksekliklerini gözlemler.

DORIS (Doppler Orbitography and Radio positioning Integrated by Satellite)

InSAR (Radar Uydu Enterferometresi) Aynı alanın (<1000) görüntüsünün birbirine yakın iki veya daha fazla uydudan elde edilmesi • Yüzey değişimlerini cm doğrulukla belirlemeye imkan verir. • SAR sistemi konumu 2D koordinat sisteminde belirlerken, inSAR 3. boyutun ölçülmesini sağlıyor.

Tekniklerin Doğruluklarının Karşılaştırılması

Uzay tekniklerinde kullanılan uyduların bir kısmı

GPS nedir?

GPS nedir? NAVSTAR/GPS (Navigation Signal Timing And Ranging Global Positioning System) ABD savunma bakanlığı tarafından geliştirilen elinde GPS alıcısı olan bir kullanıcının uydu sinyalleri yardımıyla dünyanın her hangi bir yerinde ve her hangi bir zamanda her türlü hava koşullarında küresel bir koordinat sisteminde yüksek duyarlıkta ekonomik olarak anında ve sürekli konum, hız, rota ve zaman belirlemesine imkan sağlayan bir radyo navigasyon sistemidir.

GPS’in Üstün Tarafları Noktalar arası görüş zorunluluğu kalmış olup GPS alıcı anteninin uydu sinyalinin izleyebilmesi için gökyüzünü görmesi yeterlidir. Nokta yer seçiminde noktaların en yüksek yerlerde durması gibi zorunluluklar ortadan kalkmıştır. Gereksinim duyulan ve GPS ölçüsünün yapılmasına olanak veren her yerde nokta tesisi yapılmaktadır. (BÖHveHBUY göre AGA nokta yer seçiminde dikkat edilecek hususlar gözetilerek) Gece-gündüz ölçüm yapılabilmektedir. GPS ölçümlerinin yapılması hava koşullarından bağımsız hale gelmiştir. GPS ölçülerinin hızlı yapılması ve aletlere kullanım kolaylığı, ölçücü hatalarının olmaması (anten yüksekliği ölçümü hariç) nedenleriyle ekonomik bir yöntemdir. Gerçek zamanlı (anlık) konum, hız ve zaman bilgisi sağlayabilmektedir. Üç boyutlu nokta koordinatları elde edilebilmektedir. Doğruluk derecesi klasik tekniklerle (total station ile uzunluk ve doğrultu ölçümü, uzun mesafe nivelman, trigonımetrik nivelman gibi) edilenlere göre eşit yada daha iyidir.

GPS’in Tarihçesi 1957’de Sputnik uydusunun atılması GPS’in başlangıçı kabul edilir. Bilim adamları radyo sinyalleri ile Uydu yörüngesi üzerinde çalışarak uyduları izlemeye başladılar. Araştırmalar sayesinde Dünya üzerinde bir kişi yörüngesi tam olarak bilinen bir uyduya bağlanarak uydudan gelen sinyali okumak suretiyle kendi konumunu belirleme imkanına sahip olduğu ortaya çıktı. 1964 yılında, ABD denizaltıları bu yöntemle konum belirleme için GPS’in TRANSIT olarak bilinen sistemi kullanmaya başladı. Tek bir uydu gerekliydi fakat 35-45 dakikada bir erişe biliniyordu. Denizaltı bu süre boyunca sabit kalmalıydı.

GPS’in Tarihçesi 31 mayıs 1967’de ABD donanması uydu üzerinde atomik saat bulunan TIMATION-1 uydusunun TRANSIT sistemini geliştirmek amacıyla fırlattı. Atomik saat kullanıcıya uydundan ayrılan sinyalin alıcıya ulaşma zamanının uzunluğunu çok iyi bildirecekti. Kullanıcı uydu mesafesini bilebilecekti. En önemlisi navigasyon aracı durmak zorunda değildi. TRANSIT sistemi GPS teknolojisinde belirgin sıçrama yaratmasına rağmen düşük doğruluğu ve bazen yetersiz kalması sonucunda 1970’lern başında ABD NAVSTAR GPS programını başlattı.

GPS’in Tarihçesi 1973 yılında NAVSTAR sisteminde araştırma ve geliştirme çalışmaları başladı. Transitin bir uydusuna karşılık navigasyon için pek çok uydunun atılmasına gereksinim vardı. Sinyal edinimi kolaylaşacak harekeli araçlar durmak zorunda kalmayacaktı. 1978 yılında NAVSTAR uydu burçu için ilk uydu uzaya fırlatıldı. Bugün GPS uydu sistemi dünyanın herhangi bir yerinde ve herhangi bir zamanda en az 4 uydu en fazla 12 uydu görülebilecek şekilde çalışmakta, dünya çevresini yaklaşık 12 saatte bir tur atan 31 adet uydudan müteşekkil bir sistemdir. Hatta uydular ufka yakın hizada bile görülebilmekte, sinyal alınabilmektedir.