TMMOB Makina Mühendisleri OdasıV. Ulusal Uçak, Havacılık ve Uzay Mühendisliği KurultayıAnadolu Üniversitesi Yunusemre Kampüsü Salon Anadolu

22-23 Mayıs 2009

KÜRESEL UYDU NAVİGASYON SİSTEMLERİ: GÜNCEL DURUM VE GELECEKTEKİ GELİŞMELER IŞIĞINDA ÜLKEMİZDEKİ UYGULAMALARA

GENEL BİR BAKIŞ

Dr. Vedat EKÜTEKİN 1, Dr. Tolga SÖNMEZ 2

1 TÜBİTAK-SAGE, Seyrüsefer Birimi. ODTÜ, 06531, Ankara, TÜRKİYETel: 312 210 13 74 / 228 E-Posta: veku@sage.tubitak.gov.tr

2 TÜBİTAK-SAGE, Seyrüsefer Birimi. ODTÜ, 06531, Ankara, TÜRKİYETel: 312 210 13 74 / 227 E-Posta: tolga.sonmez@tubitak.gov.tr

Özet- Küresel Uydu Navigasyon Sistemleri (GNSS – Global Navigation Satellite Systems) sivil ve askeri birçok alanda kullanılan günümüz dünyasının vazgeçilmez navigasyon sistemlerinden biridir. Bu bildiride, öncelikle Küresel Uydu Navigasyon Sistemlerinin güncel durumları, kullanılabilirlikleri ve gelecekte planlanan durumları hakkında genel bilgi verilecektir. GNSS sistemleri küresel konumlama, uydu temelli desteklenmiş navigasyon (SBAS) ve yer temelli desteklenmiş navigasyon (GBAS) sistemleri başlıkları altında incelenecektir. Küresel konumlama sistemleri farklı ülkeler tarafından tasarlanan dört ayrı platforma sahiptir: Birincisi, ABD tarafından yönetilen ve 1993 yılından beri aktif olarak kullanılan NAVSTAR GPS; ikincisi Rusya tarafından yönetilen, geçtiğimiz dönemde atıl kalmış olmasına rağmen durumu günden güne iyileştirilen GLONASS; üçüncüsü Avrupa Birliği tarafından inşaasına devam edilen Galileo sistemi ve dördüncüsü ise Çin tarafından tasarlanan COMPASS ya da Beidou-2 sistemleridir. Bildiride ayrıca, Küresel Uydu Navigasyon Sistemlerinin kullanımına yönelik ülkemizde gerçekleştirilen uygulamalar genel olarak incelenecek ve gelecekte yapılabilecek çalışmalar değerlendirilecektir.

Anahtar Sözcükler- Küresel Uydu Navigasyon Sistemleri, Küresel Konumlama Sistemleri, GPS, GLONASS, Galileo, COMPASS, SBAS, GBAS, GPS Uygulamaları.

1. GİRİŞ

Uydu tabanlı küresel konumlama sistemleri günümüz dünyasının vazgeçilmez konumlama sistemlerindendir. Yüksek doğrulukta, sürekli ve kesintisiz konum bilgisi sağlanmasının navigasyon işlemlerinde önemi büyüktür. Bu nedenle küresel konumlama sistemlerinin hassasiyet ve sürekliliklerinin artırılması amacıyla uydu ya da yer temelli destek sistemleri oluşturulmuştur. Uzay tabanlı küresel konumlama ve destek sistemlerinin tamamı GNSS (Global Navigation Satellite Systems) olarak adlandırılmaktadır. Günümüzde GNSS, kullanım alanının genişlemesi ve yeni

konumlama sistemlerinin ortaya çıkmasıyla, rekabetin ve yenileştirilmelerin hız kazandığı bir sektör haline gelmiştir.

Bu bildiride uydu tabanlı küresel konumlama sistemlerinin ve uzay ya da yer temelli destek sistemlerinin yapıları, mevcut durumları ve yenileştirilme planları ayrıntılı bir şekilde anlatılmıştır. Ardından çeşitli bölgesel uydu ve yer temelli desteklenmiş navigasyon sistemleri incelenmiştir. Bildiride ayrıca, Küresel Uydu Navigasyon Sistemlerinin kullanımına yönelik ülkemizde gerçekleştirilen uygulamalar genel olarak incelenmiş ve gelecekte yapılabilecek çalışmalar değerlendirilmiştir.

2. KÜRESEL KONUMLAMA SİSTEMLERİ

Küresel konumlama sistemleri dünya yörüngesine yerleştirilen uydulardan yararlanılarak dünya üzerindeki bir noktanın konumunun belli bir hassasiyetle belirlenmesi amacıyla oluşturulmuştur ve uzay, kontrol ve kullanıcı bölümlerinden oluşur (Şekil 1). Çeşitli ülkelere ait mevcut ve olması planlanan küresel konumlama sistemleri şunlardır: NAVSTAR GPS, GLONASS, Galileo ve COMPASS.

2.1 NAVSTAR GPS

NAVSTAR GPS, genel bilinen adıyla GPS, Amerika Birleşik Devletleri Savunma Bakanlığı tarafından kurulup işletilen bir küresel konumlama sistemidir. Uzay kısmı orta dünya yörüngesinde bulunan en az 24 uydudan oluşmaktadır. Bu uydular ekvator düzlemine göre 55° eğimlendirilmiş olarak 6 yörünge düzlemine yerleştirilmişlerdir. Bu yerleşimle yeryüzündeki herhangi bir kullanıcının en az 4 uydu görmesi sağlanmıştır. Bu uydulardan her biri hassas mikrodalga sinyalleri yayarak yeryüzündeki GPS alıcılarının kendi konum, hız ve zaman bilgilerini hesaplamalarına olanak verir.

Şekil 1. Küresel Konumlama Sistemleri Bölümleri

GPS günümüzde tamamen işlevsel olan tek küresel konumlama sistemidir. 2009 yılı itibariyle dünya yörüngesinde 31 adet GPS uydusu bulunmaktadır. Bu uydular fırlatılma dönemlerine göre Blok II, Blok IIA, Blok IIR ve Blok IIR-M şeklinde sınıflandırılmışlardır. GPS sinyalleri günümüzde L1 ve L2 olmak üzere iki frekans bandından yayımlanmaktadır. L1 bandından C/A (coarse/acquisition) kodu ile sivil kullanıcılara açık sinyal yayımlanır. L1 ve L2 bantlarından ise ABD askeri birimlerinin ve müttefik ülkelerin erişim hakkı olan P(Y) kodu ile kriptolu hassas konum bilgisi yayımlanmaktadır.

GPS yenileştirilmesi ile GPS uydularının geliştirilmesi ve uydulardan yayınlanacak yeni sinyallerin oluşturulması amaçlanmaktadır. Blok III uydularının kullanılması ile önümüzdeki yıllarda GPS’te yapılması planlanan değişiklikler şunlardır:

L2 bandında planlanan ve sivil kullanıcıların kullanabileceği C-kodu (L2C) kullanımı ile navigasyon hassasiyetinin arttırılması ve iki sivil frekans kullanılarak iyonosfer hatalarının doğrudan düzeltilebilmesi,

L1 ve L2 bandlarında planlanan yeni askeri M-kodunun kullanımı,

Yönlü antenler aracılığı ile askeri M kodu sinyal gücünün sinyal karıştırılmasını güçleştirmek amacıyla yöresel olarak 20 dB artırılabilmesi,

L1 bandı sivil sinyalinin yenilenerek (L1C) geçmişe yönelik C/A kodu uyumluluğunun sağlanması ve Galileo L1 frekansı ile uyumluluğun geliştirilmesi.

Yeni L5 frekans bandından can güvenliği (safety of life) sinyalinin yayımlanması,

NAVSTAR GPS için öngörülen yeniliklerin inşaasını gösteren zaman tablosu Şekil 2’de verilmiştir [1].

Şekil 2. GPS Yenileştirilmesi Zaman Çizelgesi [1]

Yenileştirmeler sonucunda GPS sinyalleri L1 (1575,42 MHz), L2 (1227,6 MHz) ve L5 (1176,45 MHz) olmak üzere üç banttan yayımlanacaktır. Mevcut ve planlanan GPS sinyallerinin frekans şeması sinyallerin yayınlandıkları uydu modelleri ile birlikte Şekil 3’te gösterilmiştir [2].

Şekil 3. GPS Sinyal Yenileştirilmesi [2]

2.2 GLONASS

GLONASS (Russian Global Orbiting Navigation Satellite System), eski SSCB tarafından kurulan ve halen Rusya Federasyonu tarafından idame edilen bir küresel yönbulum ve konumlama sistemidir. Şubat 2009 itibariyle GLONASS navigasyon sisteminde 19’u işlevsel, biri bakım sürecinde olmak üzere 20 uydu bulunmaktadır. Bu şekliyle sistem Rusya Federasyonu’nun tamamında kullanılabilmektedir [3]. Sistemin dünya çapında kullanılabilir olması için yörüngede 24 işlevsel uydunun bulunması gerekmektedir. Rusya Uzay Ajansı’nın Eylül 2008’de yaptığı açıklamaya göre 2011 yılına kadar GLONASS uydu sayısının 30’a çıkarılacağı bildirilmiştir [4].

GLONASS uyduları SP ve HP sinyalleri olmak üzere iki çeşit sinyal yayınlar. SP sivil kullanıcılara açık standart kesinlikte sinyaldir. HP ise yüksek kesinlikte olup askeri amaçlarla tasarlanmıştır ve sivil kullanıcıların bu sinyale erişimi yoktur. Her uydu SP sinyalinde aynı kodu yayınlar ancak her uydunun yayın yaptığı frekans farklıdır. Her uydunun yayın yaptığı frekans 25 kanallı FDMA

(Frequency Division Multiple Access – Frekans Bölümlü Çoklu Erişim) yöntemi ile belirlenmiştir. Bu yöntem her uydunun farklı frekanstan yayın yapması esasına dayanmaktadır. GLONASS navigasyon mesajı ise anlık ve anlık olmayan mesajlar olarak ikiye ayrılır. Anlık mesaj GPS navigasyon mesajındaki efemerise, anlık olmayan mesaj ise almanak bilgisine karşılık gelmektedir.

Geçtiğimiz yıllarda bakımsızlık nedeniyle kullanılamaz duruma gelen GLONASS sisteminde 2001 yılında tekrar onarım ve yenileme çalışmaları başlatılmıştır. Restorasyon çalışmaları için Ocak 2004’te Rusya Uzay Ajansı ile Hindistan Uzay Araştırma Ajansı arasında anlaşma imzalanmıştır. Buna göre, Rusya tarafından üretilen uyduların Hindistan tarafından fırlatılması ve sistemin 2010 yılına kadar 24 uyduyu içerecek şekilde tamamen işlevsel olması amaçlanmıştır. Ayrıca GLONASS sinyal modelinin GPS ve Galileo ile uyumlu hale getirilmesi de planlanmaktadır [5].

2.3 Galileo

Galileo Navigasyon Sistemi, Avrupa Birliği tarafından kurulacak ve yönetilecek olan bir küresel konumlama sistemidir. Sistemin devreye alınması ile sivil kullanıcılara yüksek hassasiyetli ve güvenilir konumlama servisi sağlanması planlanmaktadır. GPS ve GLONASS konumlama sistemlerine rakip olacak Galileo’nun ayrıca bu sistemlerle beraber işlerliğinin olması hedeflenmektedir. 3.4 milyar Avro’ya mal olacak sistemin 2013 yılında işlevsel olması hedeflenmektedir.

Tamamen konuşlandırılmış Galileo uydu sistemi 27’si işlevsel ve 3’ü yedek olmak üzere toplam 30 uydudan oluşacaktır. Sistem dahilinde ilk deneysel uydu olan GIOVE-A Aralık 2005’te, ikinci uydu GIOVE-B ise Nisan 2008’de fırlatılmıştır.

Galileo sinyali GPS gibi CDMA tekniği ile işlenip BOC ve AltBOC teknikleri ile kiplenecektir. CDMA (Code Division Multiple Access – Kod Ayrımlı Çoklu Erişim) yöntemi aynı frekans bandından farklı kodlar vasıtasıyla farklı sinyallerin yayınlanmasını sağlar. Galileo navigasyon sinyalleri E5a, E5b, E6 ve L1 olmak üzere 4 farklı banttan yayınlanacaktır. Bu bantların sinyal izgesindeki yerleri Şekil 4’te gösterilmiştir [6]. Aynı şekilde gösterilen GPS bantlarının yerleri incelendiğinde Galileo ve GPS bant kuşağının iç içe olduğu görülebilir.

Galileo E1 sinyali L1 bandından yayınlanır ve E1-B veri ve E1-C pilot (navigasyon verisi içermeyen) kanallarını içerir. E1 sinyali şifrelenmemiştir ve tüm kullanıcılara açıktır. E6 sinyali ise E6 bandından yayınlanan ticari erişimi mümkün olan bir sinyaldir ve E6-B veri ve E6-C pilot kanallarını içerir. E5a sinyali E5 bandından yayınlanan, bir veri kanalı ve bir pilot kanal içeren tüm kullanıcılara açık bir sinyaldir. Bu sinyal navigasyon ve zamanlama işlevlerini sağlayan temel verileri içerir. E5b sinyali ise E5a sinyali gibi E5 bandından yayınlanan, bir veri kanalı ve bir pilot kanal

içeren tüm kullanıcılara açık bir sinyaldir. Sinyal ayrıca şifresiz güvenilirlik verisi ve şifreli ticari navigasyon verisi içerir.

Galileo beş farklı hizmet servisi sunacaktır: Genel kullanıma yönelik açık servis, Hizmet garantisi veren ve profesyonel kullanıma

yönelik ticari servis, Yüksek kalitede ve güvenilir navigasyon hizmeti

verecek hayat emniyeti servisi, Sinyal girişim ve karıştırmaya karşı dirençli

olması planlanan toplum düzeni servisi, Cospas-Sarsat teşkilatına dahil olmak üzere

geliştirilen arama kurtarma servisidir.

Şekil 4. Galileo ve GPS Frekans Bantları [6]

2.4 COMPASS

Beidou-2 olarak da bilinen COMPASS Navigasyon Sistemi Çin’in bağımsız küresel konumlama sistemi projesidir. Sistemin 5’i sabit konumlu ve 30’u Orta Dünya Yörüngesi’nde olmak üzere 35 uydudan oluşması planlanmaktadır. Bu sayede sistemin tüm yerküreyi kapsaması hedeflenmektedir.

COMPASS Navigasyon Sistemi iki farklı navigasyon hizmeti sunacaktır. Bunlardan birincisi; Çin sınırları içerisindeki tüm kullanıcılara ücretsiz olarak verilecek olan navigasyon hizmetidir. Diğer navigasyon hizmeti ise askeri ve diğer lisanslı kullanıcılara mahsus olup, açık servisten daha hassas konumlama bilgisi sağlayacaktır. Bu hizmet ayrıca iletişim için kullanılabilecek ve lisanslı kullanıcılar sistem durumu hakkında bilgi sağlayabileceklerdir.

2007 yılında ilk iki Beidou-2 uydusu başarıyla konuşlandırılmıştır. COMPASS için 4 sinyal bandı ayrılmıştır: E1, E2, E5B ve E6 bandları. Bu sinyaller Galileo sinyalleri ile örtüşmektedir. İlk başta sinyal örtüşmesi alıcı tasarım çalışmaları için bir avantaj olarak görülse de her iki sistem sinyallerinin birbirine karışması açısından sorunlu olabilecektir [7]. GPS, Galileo ve COMPASS sinyallerinin frekans yerleşimleri Şekil 5’te gösterilmiştir [8].

Önümüzdeki yıllarda COMPASS sisteminin kurulum çalışmalarına devam edilmesi planlanmaktadır.

Şekil 5. GPS,Galileo ve COMPASS Frekans Bantları [8]

3. DESTEKLENMİŞ NAVİGASYON SİSTEMLERİ

Desteklenmiş navigasyon sistemleri uydu veya yer temelli sistemlerden oluşmaktadır ve mevcut küresel konumlama sistemlerini destekleyici yayınlar ile düzeltme sağlanmaktadır. Bu sistemler sayesinde navigasyon hizmetinin sürekliliği ve güvenilirliği artırılmakta ve daha hassas navigasyon bilgisi sağlanmaktadır. Desteklenmiş Navigasyon sistemleri uydu ve yer temelli olmak üzere iki kısma yarılmaktadır.

3.1 Uydu Temelli Desteklenmiş Navigasyon Sistemleri

Uydu temelli desteklenmiş navigasyon sistemleri (SBAS - Satellite Based Augmentation Systems) mevcut küresel konumlama sistemlerine ek uydu yayınları ve referans istasyonları aracılığıyla düzeltici destek sağlar. Konumları hassas olarak bilinen SBAS referans istasyonlarının GNSS uydularının sinyallerini işleyerek bu sinyallerdeki hataları tespit etmesi ve kullanıcılara sabit konumlu SBAS uyduları aracılığıyla belli bir formatta göndermesi ile çalışır.

WAAS (Wide Area Augmentation System) ABD tarafından GPS’in desteklenmesi amacıyla kurulmuş bir SBAS’tır. Bu sistem sayesinde ABD ve çevresinde navigasyon işlemlerinde ek hassasiyet, güvenilirlik ve erişim sağlanması amaçlanmıştır. WAAS sayesinde uçakların iniş kalkışları da dahil olmak üzere her türlü sivil havacılık faaliyetinde GPS hassasiyeti ve güvenilirliği arttırılmaktadır. EGNOS (European Geostationary Navigation Overlay Service) ise Avrupa’da GPS ve GLONASS sistemlerinin desteklenmesi amacıyla kurulmuş, denizcilik ve havacılık gibi sivil güvenliğinin ön plana çıktığı uygulamalarda kullanılmayı amaçlayan bir sistemdir. Üç sabit konumlu uydudan ve yer istasyonları ağından meydana gelen sistem sayesinde tek başlarına kullanıldıklarında 10 metre doğruluk sağlayan GPS ve GLONASS ile 2 metrenin altında doğrulukla konum hesaplanabilmektedir. Diğer uydu temelli desteklenmiş navigasyon sistemleri Japonya tarafından işletilen MSAS (MSAT Satellite Based Augmentation System), Hindistan tarafından tasarlanan GAGAN (GPS/GLONASS And Geo-Stationary Augmented Navigation), Kanada tarafından tasarlanan CWAAS (Canadian Wide Area Augmentation System), Avustralya tarafından tasarlanan GRAS (Ground Regional Augmentation System) ve Çin tarafından tasarlanan SNAS’tır (Satellite Navigation Augmentation System). Bu sistemlerden sadece MSAS kullanımdadır.

3.2 Yer Temelli Desteklenmiş Navigasyon Sistemleri

GBAS (Ground Based Augmentation Systems - Yer Temelli Desteklenmiş Navigasyon Sistemleri) küresel konumlama sistemlerinin kullanıldığı alanlarda yer istasyonlarından yayınlanan radyo sinyalleri ile daha hassas konum elde edilmesini ve sistemin güvenilirliğinin artırılmasını sağlamaya yönelik sistemlerdir. GBAS yer istasyonları açık alanda yaklaşık 20 km yakınlarındaki alıcıların alabileceği şekilde çok yüksek frekanslı (VHF) sinyaller yayınlar. Bu nedenle GBAS genellikle havaalanları gibi küçük ve çevresel olarak engelsiz olan bölgelerde kullanılır. Yer temelli desteklenmiş navigasyon sistemlerine ABD’de güvenli iniş için kullanılan LAAS (Local Area Augmentation System) ve bölgesel Diferansiyel GPS uygulamaları örnek verilebilir. Bunun dışında navigasyon ve arazi ölçümleri için kullanılan RTK (Real Time Kinematic – Gerçek Zamanlı Kinematik) sistemi bölgesel yer temelli desteklenmiş sistemlere örnek verilebilir.

4. ÜLKEMİZDEKİ GPS UYGULAMALARI: GÜNCEL VE GELECEKTEKİ DURUM

Tüm dünyada GNSS sistemlerinin çeşitli alanlarda yaygın olarak kullanılmasına paralel olarak, ülkemizde de GNSS sistemleri etkin olarak kullanılmaya başlanmıştır. Ülkemizdeki GPS uygulamalarını üç ana başlıkta toplayabiliriz:

Jeodezi ve Haritacılık Uygulamaları, Askeri Uygulamalar, Sivil ve Ticari Navigasyon Uygulamaları.

4.1 Jeodezi ve Haritacılık Uygulamaları

GPS’in ülkemizde etkin olarak kullanılması gerçek zamanlı navigasyon uygulamalarından ziyade arazi ölçüm, tapu kadastro ve haritacılık uygulamaları gibi hassas konum belirlemeye yönelik sonradan işlemleme (post processing) uygulamaları ile başlamıştır. Özellikle jeodezi ve haritacılık çalışmalarında Harita Genel Komutanlığı’nın gerçekleştirdiği GPS uygulamaları bu alanda öncü kabul edilebilir. Harita Genel Komutanlığı’nın gerçekleştirdiği Türkiye Ulusal Temel GPS Ağı (TUTGA) ve Türkiye Ulusal Sabit GPS Ağı (TUSAGA) Projeleri ile Türkiye genelinde dağılmış sabit GPS istasyonları ağı 365 gün 24 saat kesintisiz hizmet verecek şekilde oluşturulmuştur. Halen TUSAGA’ya bağlı 26 istasyon savunma ve kalkınma çalışmalarına yönelik jeodezik ve jeodinamik amaçlar doğrultusunda kullanılmaktadır [9].

Mayıs 2006’da Türkiye ulusal sabit GPS istasyonları aktif ağı sisteminin kurulmasına yönelik bir TÜBİTAK destekli kamu projesi başlatılmıştır. TUSAGA-AKTİF (CORS-TR) olarak adlandırılan bu proje İstanbul Kültür Üniversitesi yürütücülüğünde sürdürülmekte ve Harita Genel Komutanlığı ve Tapu ve Kadastro Genel Müdürlüğü için gerçekleştirilmektedir. Bu proje ile ağ prensibinde çalışan gerçek zamanlı kinematik prensipli (RTK) sabit GPS istasyonlarının kurulması ve sistemden faydalanacaklara

gerçek zamanlı konum düzeltmesinin sağlanması ve Türkiye için Avrupa Datumu 1950-ED50 ile Uluslararası Yersel Referans Çerçevesi-ITRF; Dünya Jeodezik sistemi 1984 (WGS84) koordinat sistemleri arasındaki dönüşüm parametrelerinin belirlenmesi amaçlanmaktadır [10]. Proje kapsamında Türkiye geneline dağılmış 147 sabit GPS istasyonu kurulması planlanmaktadır (Şekil 6).

Şekil 6. TUSAGA-AKTİF (CORS-TR) İstasyon Yerleri [10]

Mayıs 2009’da tamamlanması planlanan projenin önemli bilimsel ve teknolojik katkılar sağlayacağı değerlendirilmektedir. Bunlar şu şekilde özetlenebilir [11]:

Sivil Kullanıcılar:1.Jeodezik ölçmeler,2.Harita ölçmeleri ve Coğrafi/Kent Bilgi Sistemleri,3.Planlama ve çevre,4.Büyük mühendislik yapılarının deformasyon ve

deplasmanlarının izlenmesi,5.Barajların güvenlik bakımından izlenmesi,6.Duyarlı navigasyon ve araç izleme,7.Karayollarında araçların izlenmesi ve trafiğin

düzenlenmesi,8.Deniz araçlarının izlenmesi ve deniz trafiğinin

düzenlenmesi,9.Altyapı ölçmeleri,10. Mühendislik ölçmeleri,11. E-devlet, e-belediye, e-ticaret uygulamaları,12. Afet yönetimi projeleri,

Sivil Kullanıcılar:1.Deprem mühendisliği,2.Sismoloji,3.İyonosfer ve troposferin izlenmesi,4.Meteoroloji,5.Akıllı ulaşım.

4.2 Askeri Uygulamalar

Küresel Uydu Navigasyon Sistemleri (GNSS) öncelikle askeri uygulamalar için tasarlanmış sistemlerdir. Bu nedenle GNSS uygulamaları içinde askeri uygulamalar çok önemli bir yer edinmektedir. Askeri uygulamalarda GPS genellikle entegre navigasyon sistemlerinde ve hassas konum belirleme amacıyla kullanılmaktadır. GPS, hata

gürültü seviyesinin nispeten yüksek (10 metre civarında) olması ancak zaman içinde artmaması nedeniyle, özellikle Ataletsel Navigasyon Sistemi (ANS, Inertial Navigation System – INS) ile entegre edilerek kullanılmaktadır.

INS/GPS destekli navigasyon sistemi tasarım ve sistem entegrasyon çalışmaları ülkemizde TÜBİTAK-SAGE ve ASELSAN tarafından sürdürülmektedir [12], [13].

INS/GPS destekli navigasyon sistemleri ayrıca günümüz askeri mühimmatlarında da yaygın olarak kullanılmaktadır. Her türlü füze, akıllı bombalar ve güdümlü topçu mühimmatı buna örnek gösterilebilir. Günümüz modern ordularında çeşitli INS/GPS destekli navigasyon ve silah sistemlerinin bulunduğu bilinmektedir. Türk Silahlı Kuvvetleri gereksinimleri dikkate alındığında, INS/GPS destekli güdümlü mühimmat teknolojilerinin kullanımına ve geliştirilmesine yönelik çalışmaların önümüzdeki dönemde artarak devam edeceği değerlendirilmektedir.

4.3 Sivil ve Ticari Navigasyon Uygulamaları

Her ne kadar GNSS sistemleri öncelikle askeri ve bilimsel uygulamalar için tasarlanmış olsa da, zaman içinde sivil ve ticari uygulamalarla da hayatımızda yerini almaktadır. Hassas zaman ve konum bilgisinin gerektiği tüm uygulamalarda GPS kullanılabilir. Ülkemizdeki sivil ve ticari uygulamalar incelendiğinde, kişisel navigasyon uygulamaları ve araç takip sistemleri buna örnek gösterilebilir.

Kişisel navigasyon uygulamaları en temel sivil GPS uygulaması olarak değerlendirilebilir. Burada el tipi GPS veya araçlara monte edilen GPS alıcıları kullanılarak kişinin veya aracın konum, hız ve zaman bilgileri elde edilebilir. Günümüz modern GPS alıcıları sadece navigasyon bilgisi vermemekte, aynı zamanda geliştirilen yazılım, eklenen haritalar ve diğer ek sensör ve sistemlerle (barometre, pusula, GSM şebekesi vb.) daha etkin kullanılabilirliği sağlanmaktadır. Genellikle yazılım uygulamalarının ve ayrıntılı vektör haritaların ön plana çıktığı günümüz GPS alıcıları ile yapılabilen bazı işler şu şekilde özetlenebilir:

Ayrıntılı haritalar kullanılarak gidilecek tüm yolları içeren ayrıntılı rota tesbiti,

Ayrıntılı haritalar kullanılarak adres noktalarının (kafe, restoran, sinema, vb.) belirlenmesi,

Gidilen yol noktalarının daha sonra incelenmesi, işlenebilmesi ve tekrar kullanılabilmesi için kayıt altına alınması,

Kullanılan ek sensörlerle yönelim ve hassas yükseklik belirleme,

Elde edilen navigasyon bilgilerinin mobil sistemler üzerinden diğer kullanıcılara aktarılabilmesi,

Zaman bilgisi kullanılarak çekilen fotoğrafların GPS konumlarıyla eşleştirilmesi, saklanması ve internette yayımlanması,

Yazılım özelliklerine bağlı olan ek uygulamalar (GPS özelliklerine bağlı oyunlar, avcılık/balıkçılık takvimi, alan hesaplama, diğer alıcılarla haberleşme, vb.)

Sivil amaçlı GPS alıcılarının birkaç örnek dışında tümü NAVSTAR GPS’i kullanmaktadır ve üretici firmalar çoğunlukla ABD kökenlidir. Eagle, Garmin, Lowrance ve Magellan firmaları sivil amaçlı GPS alıcısı üreticilerine örnek gösterilebilir. Diğer taraftan farklı uygulamalarda kullanılmak üzere sadece GPS alıcı modülleri ve çipleri üreten firmalar da piyasada mevcuttur (Ublox, Holux vb.). Bu sayede GPS alıcılı cep telefonları, PDA ve cep telefonlarıyla uyumlu kullanılabilen bluetooth GPS alıcıları üretilmekte ve GPS maliyetleri büyük ölçüde düşürülmektedir. Şekil 7’de değişik firmalar tarafından üretilmekte olan el ve araç tipi GPS alıcıları ile GPS alıcı modül ve çipleri örnekleri gösterilmiştir [14], [15], [16], [17], [18].

Şekil 7. Sivil GPS Alıcıları (El, Araç Tipi) ve GPS Alıcı Modül ve Çipleri [14], [15], [16], [17], [18]

Önümüzdeki yıllarda diğer GNSS sistemlerinin de etkin olarak kullanılmaya başlanmasıyla, değişik GNSS

sistemlerini kullanabilecek alıcılar tasarlanıp üretilebilecektir.

Araç takip sistemleri, hareket halindeki araçların (kara, deniz, hava) üzerine yerleştirilen GPS alıcılarından alınan bilgilerinin GSM, GPRS, SMS, CSD gibi mobil iletişim sistemleri kullanılarak ana bir merkeze yönlendirildiği sistemlerdir. Ana merkezde toplanan araç navigasyon bilgileri (konum, hız, zaman) eş zamanlı olarak internet veya mobil iletişim sistemleri üzerinden diğer kullanıcılara iletilmektedir. Araç takip sistemleri servis, toplu taşıma, yük taşıma filosu gibi çoklu araç takiplerinde karayolu ve can güvenliği, takip ve koordinasyon amacıyla kullanılmaktadır. Ülkemizde bu hizmeti sunan birçok ticari firma bulunmaktadır. Sistem genelde hazır sistemlerin entegrasyonu ve ilgili yazılımları içerdiği için genelde yurtdışından hazır olarak temin edilmekte ve pazara sunulmaktadır. Sistemin nasıl kullanıldığını gösteren bir şema Şekil 8’de verilmiştir [19].

Şekil 8. Araç Takip Sistemi İşletim Şeması [19]

4.4 Gelecekteki Durum

Küresel konumlama sistemlerinde yaşanan gelişmeler değerlendirildiğinde, bu sistemlerin önümüzdeki yıllarda vazgeçilmez olacağı ve yeni uygulama alanları bulacağı açıkça görülmektedir. Ayrıca, alıcı maliyetlerinin düşmesiyle bu sistemler hayatımızın her alanında değişik uygulamalarla karşımıza çıkacaktır.

Ülkemiz açısından değerlendirildiğinde, özellikle GNSS’teki gelişmeler doğrultusunda çeşitli çalışmaların yapılabileceği değerlendirilmektedir. TUSAGA-AKTİF (CORS-TR) projesinin tamamlanmasıyla jeodezi, haritacılık, coğrafi/kent bilgi sistemleri ve navigasyon uygulamaları önümüzdeki yıllarda daha etkin olarak gerçekleştirilecektir. Bununla birlikte askeri GPS uygulamalarının da artarak devam edeceği düşünülmektedir. Kullanılan askeri sistemlerde GPS’e bağımlılık dikkate alındığında, özellikle daha güvenilir milli GPS alıcısı geliştirilmesi ve GPS karıştırılması veya yanıltılmasını önleyici sistem çalışmalarının yapılabileceği değerlendirilmektedir.

Sivil ve ticari uygulamalar değerlendirildiğinde, GNSS sistemlerinin çeşitliğinin artması ve düşük maliyetli alıcı modül ve çiplerin üretilmesiyle, ülke içi ihtiyaçlara yönelik yeni sistem ve uygulamaların geliştirilebileceği düşünülmektedir. Böylelikle genelde yurtdışından temin edilerek kullanılan sistemler yurtiçi kaynaklarla tasarlanıp üretilebilecek ve bu pazarda pay sahibi olunabilecektir. Ayrıca, GNSS’in etkin kullanılmasına yönelik vektör harita oluşturma, yazılım geliştirme gibi uygulamaların da artarak devam edeceği değerlendirilmektedir.

5. SONUÇ

Bu bildiride Küresel Konumlama Sistemlerinin (GPS, Galileo, GLONASS, COMPASS), uydu ve yer temelli desteklenmiş navigasyon sistemlerinin yapıları, güncel durumları ve bu sistemlerde gelecekte yapılması planlanan yenileştirilmeler anlatılmıştır. Ayrıca bu sistemlerdeki gelişmeler ışığında ülkemizdeki uygulamalar genel olarak değerlendirilmiştir.

Günümüzde NAVSTAR GPS kullanılan tek küresel konumlama sistemi olsa da GLONASS’a yeniden işlerlik kazandırılması ve COMPASS ya da Galileo’nun gerçeklenmesi durumunda GPS tekel olmaktan çıkacaktır. Bu durumun küresel konumlama sistemlerinde rekabete neden olacağı açıktır. Bu rekabetin de etkisiyle GPS ve GLONASS hızlı bir yenileştirilme evresine girmektedir.

GPS, GLONASS ve Galileo küresel navigasyon pazarında rakip olmalarının yanında çeşitli antlaşmalarla bu sistemlerin beraber işlerliklerinin sağlanması hedeflenmektedir. Küresel konumlama sistemlerinin sinyal izgeleri incelendiğinde, kullanılan frekans bantlarının çakıştığı görülebilir. Böylece gelecekte sinyal alıcılarının aynı anda GPS, GLONASS ve Galileo uydularından konumlama bilgisi elde edebileceği öngörülmektedir. Bu durumda kullanıcıların sinyal alabilecekleri uydu sayısı artacaktır. Aynı zamanda navigasyon sinyallerinde yapılacak yeniliklerle sivil kullanıcıların ikili veya üçlü frekans ölçümleri ile daha hassas konum bilgisi elde etmeleri planlanmaktadır. Böylece yüksek binalarla çevrili şehir içi bölgelerde ya da ağaçlık alanlarda bile hassas konumlama bilgisi elde edilebilecektir. Sivil kullanıma açık navigasyon servisinde meydana gelecek yenilikler sayesinde, bu yeniliklere ayak uydurulduğu takdirde gelecekte daha hassas ve sürekli konum hesaplanabileceği değerlendirilmektedir [20].

Ülkemiz açısından değerlendirildiğinde, küresel konumlama sistemlerindeki gelişmeler doğrultusunda çok çeşitli sivil ve askeri uygulamaların yapılabileceği bildiride değerlendirilmiştir. GNSS teknolojisinin son ürün kullanıcısı olmaktansa, uygulama tasarımlarında yer alabilmek için şimdiden geleceğe yönelik planlamaların yapılmasının faydalı olacağı düşünülmektedir.

6. REFERANSLAR

1 M.Higgings, Prof.C.Rizos, “New GNSS Developments and the Impact on Providers and Users of Spatial Data Infrastructure”, FIG Working Week 2005 ve GSDI-8, Kahire, s.3.2 T.Stansel, “GPS Civil Signal Modernization”, Rocky Mountain Section of the Ion, Ocak 16, 2006, s.20.3 Interfax Haber Ajansı, 12 Şubat 2009, http://www.inter-fax.ru/society/news.asp?id=62659.[4] Russian News & Information Agency, 29 Aralık 2008, http://en.rian.ru/russia/20081229/119210306.html.5 United States – Russian Federation GPS/GLONASS Interoperability and Compatibility Working Group (WG-1), “Joint Statement”, Yaroslavl, Ring Premier Hotel, Aralık 14, 2006.[6] “Galileo Open Service Signal in Space Interface Control Document”, OS-SIS-ICD, Sürüm 0, 5 Mayıs 2006, s.19.[7] “Galileo, Compass on Collision Course”, GPS World, April 2008, s.27.[8] Frequency Allocation of GPS, Galileo, and COMPASS, http://en.wikipedia.org/wiki/File:Gps_compass_galileo_fre-quency_allocation_Asimsky_05_2008.jpg.[9] Türkiye Ulusal Sabit GPS Ağı (TUSAGA) Projesi, Harita Genel Komutanlığı, http://hgk.mil.tr/haritalar- _projeler /jeodezi/TUSAGA.htm.[10] Türkiye Ulusal Sabit GPS İstasyonları Aktif Ağı TUSAGA-AKTİF (CORS-TR) Sisteminin Kurulması ve Ulusal Datum Dönüşümü Projesi, http://hgk.mil.tr/haritalar- _projeler /jeodezi/tusaga_aktif.htm.[11] Prof.Dr.K. Eren, Prof.Dr.T. Uzel, Dr.Alb.H. Akdeniz, Müh.Yzb.A. Cingöz, Dr.O. Ercan, Dr.Ö. Yıldırım, “Ulusal CORS Sisteminin Kurulması ve Datum Dönüşümü Projesi”, 11. Türkiye Harita Bilimsel ve Teknik Kurultayı, TMMOB Harita ve Kadastro Mühendisleri Odası, 2-6 Nİsan 2007, Ankara.[12] TÜBİTAK-SAGE, Projeler / Ürünler, http://www.sa-ge.tubitak.gov.tr/proje_urun.asp.[13] ASELSAN Faaliyet Alanları // Güdüm ve Seyrüsefer, http://www.aselsan.com.tr/icerik.asp?kategori_id=307&lang=tr.[14] Magellan, Products, http://www.magellangps.com/-products/product.asp?segID=425&prodID=2060.[15] Lowrance, Products, http://www.lowrance.com/en/-Products/Aviation/AirMap-600C/.[16] Garmin, Products, http://www.garmin.com/garmin-/cms/site/us/ontheroad.[17] Holux, Products, http://www.holux.com/JCore/en-/products/products_list.jsp?pno=4.[18] Ublox, Products, http://www.u-blox.com/products-/u5products.html[19] Internet Üzerinden Araç Takibi, http://www.arac-takibi.com/#[20] E. Günaydın Kiper, T. Ogan, Dr. T. Sönmez, “Küresel Uydu Navigasyon Sistemlerinin Güncel ve Gelecekteki Durumları”, SAVTEK 2008, 4. Savunma Teknolojileri Kongresi, 26-27 Haziran 2008, Ankara.

- ÖZGEÇMİŞLER -

Dr. VEDAT EKÜTEKİN

1972 yılında Eskişehir’de doğdu. 1994 yılında O.D.T.Ü. Makina Mühendisliği Bölümünden mezun oldu. Bir yıl Eskişehir Arçelik A.Ş. Buzdolabı Fabrikasında “ürün geliştirme mühendisi” olarak çalıştı. 1997 yılında TÜBİTAK-SAGE’de işe başladı. Aynı zamanda navigasyon konularında lisansüstü çalışmalarını sürdürerek, 2000 yılında O.D.T.Ü. Makina Mühendisliği Bölümü’nden yüksek lisans ve aynı bölümden 2007 yılında doktora derecelerini aldı. Halen TÜBİTAK-SAGE Seyrüsefer Birimi’nde Başuzman Araştırmacı olarak görev yapmaktadır. Çalışma ve ilgi alanları navigasyon sistemleri, arazi destekli navigasyon algoritmaları, uçuş mekaniği simülasyonları, Coğrafi Bilgi Sistemleri ve GPS uygulamalarıdır. Evli ve 2 çocuk babasıdır.

Dr.TOLGA SÖNMEZ

1973 yılında Ankara’da doğdu. 1995 yılında Bilkent Üniversitesi Elektrik Mühendisliği Bölümünden mezun oldu. 1998 yılında “University of Maryland  College Park” elektrik mühendisliği bölümünde lisans üstü çalışmasını, 2003 yılında da kontrol dalında doktorasını tamamladı. 2003 yılından bu yana Tübitak SAGE’de güdüm ve seyrüsefer grubunda çalışmaktadır. İlgilendiği konular seyrüsefer, veri füzyonu ve hedef takibidir