GPS (Küresel Konumlama Sistemi) Nasıl Çalışır?

Teknolojinin ve internetin vazgeçilmez bir şekilde ceplerimize girmesiyle birlikte artık GPS gibi hayatı kolaylaştırıcı araçlar da yaşamlarımızın bir parçası haline geldi. Eskiden karmaşık yollarda tekrar tekrar durup insanlara sormamız gereken adresler, artık birkaç tuşa basarak nokta atışıyla ulaşabildiğimiz yerler haline geldi. Bunu mümkün kılan teknolojiye, Küresel Konumlama Sistemi (GPS, Global Positioning System) adını veriyoruz. 

Aslında GPS, ABD'nin geliştirdiği konumlama sisteminin adı. Ancak ilk ve en kapsamlı olarak ABD ürettiği için, diğer ülke gruplarının ve ülkelerin ürettikleri sistemler de genel olarak "GPS" marka adıyla anılıyor. Halbuki Avrupa Birliği'nin konumlama sisteminin ismi "Galileo Konumlama Sistemi", Rusya'nınkinin adı "Rus Küresel Navigasyon Uydu Sistemi" (GLONASS), Hindistan'ınki "Hint Bölgesel Navigasyon Uydu Sistemi", Çin'inki ise "BeiDou Navigasyon Uydu Sistemi"dir. Şu anda sadece ABD'nin GPS'i ve Rusya'nın GLONASS'ı tam hizmet halinde, küresel olarak çalışmaktadır. Çin'in geliştirdiği sistem 2000'den beri yerel olarak çalışmaktadır ve küresel bir hale gelmesine çalışılmaktadır. Avrupa Birliği'nin ve Hindistan'ınki ise halen yapım aşamasındadır. Her ne kadar Rusya'nın sistemi de, ABD'ninkiyle başabaş gidebilecek kadar başarılı olsa da, elimizde daha fazla verinin olduğu ve çok daha yaygın olarak kullandığımız GPS'e kısa bir bakış atalım:

GPS dediğimiz küresel konumlama sistemi, Dünya'nın etrafında dolaşan 24 adet ana uydu ile 3 adet yedek uydudan ve yerdeki onlarca farklı merkezden oluşan bir konumlandırma ağıdır. Bu 24 (+3) uydu, toplamda 6 farklı rotadan geçerek, her 12 saatte bir Dünya'nın etrafını dolaşmaktadırlar. Her birinin içerisinde atomik saat denen aşırı hassas bir saat bulunur. Böylece her bir sinyal, herhangi bir sıradan saatin erişemeyeceği kadar hassaslıkla zamansal olarak ölçülebilir. 

Karada veya denizdeki birisi GPS uyduları ile bağlantıya geçmeye kalktığında, o sırada uzayda üzerinden geçmekte olan uydulardan genellikle en az 3 tanesiyle irtibat kurulur. Yerdeki kişinin elindeki yer bulucu aletten (telefon ya da navigasyon cihazı olabilir), bu 3 uyduya giden sinyaller arasında çok çok küçük bir zamansal fark bulunur (genellikle saniyenin çok ufak bir kısmı kadar). Bu fark, Dünya'nın şekli, kişinin bulunduğu konum, uydunun bulunduğu konum, vb. parametrelere göre değişir. Uyduların bulundukları konum da, yeryüzünde çeşitli yerlerde bulunan üsler tarafından an an ve aşırı hassas bir şekilde takip edilir. Bu sayede, kişinin bulunduğu konumdan ötürü doğan iletişim zamanı arasındaki fark, bir çeşit üçgen oluşturur. Uyduların ve hesaplama merkezlerinin konumu belirlemek için yaptıkları bu geometrik analize üçgenleştirme (triangulation) adı verilir. Yani son derece basit bir geometrik hesaplama sayesinde, kişinin yeri bu zaman farklarına bağlı olarak çok hassas bir şekilde tespit edilebilir. 

GPS uyduları, 2 farklı frekansta sinyal alıp verirler: birisi askeri, diğeri sivil. Sivil yer konumlandırma sistemleri, eğer ki uydularla kişi arasında herhangi bir engel (bina, bulut, vb.) yoksa, 1 santimetre hassaslığa kadar konumu tespit edebilirler!