Get Adobe Flash player

Teknik Bilgi

frekanslar

İŞLETME TEORİSİ
Elektromanyetik yayılımın 20 Khz ve üstü radyo frekans olarak adlandırılır.Alıcı Cihazı 0.150 MHz ile 3304.999 Mhz arasındaki RF sinyalini alarak audio sinyaline dönüştürür ve sinyalin şiddeti artarak hoparlör vasıtasıyla sese çevirir.

VFO Nedir?
VFO variable frequency oscillator'ün kısaltmasıdır.Alınan Sinyalin oluşturulması ve kontrolü VFO tarafından yapılır.Kendi Frekansını değiştirerek alıcının ayarlanmış olan frekansını kontrol etmek için kullanılır.

FREKANS VE KANAL AYARLARI
Cihaz AM,FM,HF,50 MHz, VHF hava, 144 Mhz, 300 Mhz, 400 Mhz, 800 Mhz, 1200 Mhz ve 2400 Mhz ' deki Frekans taramaları ile böcekler bulunur.

ZAYIFLATICI ÖZELLİĞİ
İşletme Frekansının yakınında bulunan güçlü sinyalleri önlemek amacıyla (Radyo istasyonları gibi güçlü elektrik alanı oluşturan yayınlar)kullanılır.Zayıflatıcı kaybı yaklaşık 30 dB' dir.

RF KAZANCI
RF kazancı ayarı ilealıcı kazancı azaltılabilir.Güçlü sinyaller izlenirken istenmeyen zayıf sinyallerin önlenmesinde kullanılır.RF kazancı aynı zamanda SSB/CW modunda duyulabilecek en düşük seviyeyi ayarlamak için de kullanılabilir.

AFC İŞLEVİ
Herhangi bir sebepden dolayı alınan sinyalin frekansı kaymaya uğrarsa otomatik frekans kontrolü sayesinde iki frekans farkından dolayı bir gerilim üretilir ve bu gerilim sayesinde VCO içindeki değişken kapasite diyotlarının değeri değiştirilerek kaymış olan frekans eski değerine getirilir.

NB/ANL İŞLEVİ
Gürültü bastırma (Noiser blanker)işlevi darbe tibli gürültüyü bastırmada kullanılır.USB,LSB ve CW modlarında kullanılır.Otomatik gürültü kısıtlayıcısı işlevi makin parçalarından oluşan gürültüyü azaltmada kullanılır.

FREKANS ÖLÇÜLERİ VE SEMBOLLERİ
-1/Saniye (Hertz),
-Derece/saat ,
-Derece/Dakika ,
-Derece/Saniye ,
-Döngü/Saniye ,
-Gigahertz–>Sembolü:GHz
-Hertz–>Sembolü:Hz
-KiloHertz–>Sembolü:kHz
-Megahertz–>Sembolü:MHz
-Milihertz
-Radyan/Saat
-Radyan/Dakika
-Radyan/Saniye
-Dögü/Saat
-Döngü/Dakika
-Döngü/Saniye
-RPM (Revolutions Per Minute)–>Sembolü:RPM
-Terahertz–>Sembolü:THZ

POPÜLER FREKANS ÖLÇÜLERİ ÇEVİRİMLERİ

-Hz Khz
-Gigahertz megahertz
-Mhz Ghz
-RPM Mhz
-hertz Megahertz
-1 hz 1.000 milihertz
-1 khz 1000 hz
-1 khz1000.000 milihertz
-1 mhz 1000 khz
-1 mhz 1000.000 hz
-1 mhz 1000.000.000 milihertz
-1 ghz 1000 mhz
-1 ghz 1000.000 khz
-1 ghz 1000.000 khz
-1 ghz 1000.000.000 hz
-1 ghz 1000.000.000.000 milihertz
-1 thz 1000 Ghz
-1 thz 1000.000 mhz
-1 thz 1 000.000.000 khz
-1 thz 1000.000.000.000 hz
-1 thz 1000.000.000.000.000 milihertz
-Milihertz-hertz-kilohertz-megahertz-gigahertz-terahertz

BÖCEK : Ortamınıza iradeniz dışında dinleme amacıyla yerleştirilen cihazlara böcek denir. Böcekler mikro ses kayıt cihazları olabildiği gibi değişik menzillerden canlı olarak dinlenebilen cihazlardır. Gelişen teknoloji sayesinde inanılması güç boyutlara indirgendiğinden tespit edilebilirliği ancak özel teknik ekipmanlar ile olabilmektedir.

GİZLİ KAMERA: Gizli kamera, farkedilmeden görüntü ve ses alabilen kamera demektir. Gizli kamerayı en çok güvenlik amacıyla ev veya işyerlerinin bir taraflarına yerleştirilmiş sabit kameralarda görürüz. Bunlar dijital olarak bilgisayarların ya da özel cihazların hard disklerine kayıt yaparlar. Tam profesyonel olan gizli kameralar ise insanın üzerinde taşıyabileceği boyutlarda küçültülmüş, ses ve renkli görüntüyü alan aynı zamanda da bir kasete veya dijital ortamda bir hafıza kartına kayıt yapan seyyar (mobil) kameralardır. Habercilerin kullandığı kameralar bunlardır. Profesyonel gizli kamera insanların üzerine yerleştirilirler. Her ortama rahatlıkla girip çıkabilirler. Nereden ne şekilde bakılırsa bakılsın kesinlikle görülmezler.

FREKANS: Dalgaların tepe noktalarının belli bir noktadan, bir saniye içindeki, geçme sayısıdır. Frekans, dalga hızının dalga boyuna bölümüne eşittir.
Diğer bir tanımla 1 saniyedeki peryot sayısına frekans denir.

Frekansın birimi: HERTZ vaya SAYKIL olarak belirtilir. Değerinin askatları yoktur, fakat üs katları vardır. Dalgalar bir ortamdan başka fiziksel yoğunluğa sahip bir ortama geçtiklerinde frekansları değişmez ancak hızları ve dolayısıyla dalgaboyları değişir. Doppler Etkisi dışında frekans hiç bir fiziksel olay dolayısıyla değişmez, diğer bir deyişle evrensel bir fiziksel değişmezdir. Frekansı bilmek demek bir fotonun enerjisini bilmek demektir. buda bir çok olayı bilmemize (etkileşim mi yapar,çift mi oluşur..vb gibi) olanak sağlar.

Örnekler:

Orkestrada bütünlüğü sağlamak için akort sesi olarak verilen la notası 440 Hz frekansına sahip bir titreşimdir.
İnsan kulağı 20-20.000 Hz aralığındaki titreşimlere tepki gösterir.
Şebekeden dağıtılan elektrik, saniyede 60 kere salınan alternatif gerilimdir. Elektrikli eşyaların üzerinde AC 220V 60Hz uyarısı cihazın, 60 Hz' lik 220 Volt genlikli alternatif gerilimle çalıştığı anlamına gelir.

PERYOT: Tam devir yapmış dalga bir peryotluktur (devirliktir). Devrini tamamlayan dalgaya peryot denir.

PULSE: Yarım peryota pals denir. 1 peryotta birisi pozitif, diğeri negatif olmak üzere iki adet pals vardır.

JAMMER: Parazit yayan sinyal bozan cihazlara verilen ad.

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 tespit etmeyi mümkün kılar.
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 belirlenmesi mümkün olur.
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.

Askeri: GPS cruise füzelerinde (kıtalar arası füzelerde) ve hassas güdümlü füzelerde kullanılmaktadır. Balistik füzelerede de fırlatma pozisyonunun daha doğru olarak hesaplanması için kullanılmaktadır. Ayrıca Amerikan Nükleer Patlama Gözlemleme Sisteminin büyük bir parçası olarak GPS uyduları nükleer patlama dedektörleri içerir.[kaynak belirtilmeli]
Türk Silahlı Kuvvetleri de izlediği savunma politikasına paralel olarak birçok alanda GPS uygulamalarından yararlanmaktadır. Örnek olarak komando birlikleri intikal, travers, arazide yön bulma gibi birçok alanda GPS kullanmaktadır.

Araştırma: En pahalı GPS alıcıları haritacılar tarafından sınırların, yapıların, harita işaretlerinin konum tespiti ve yol yapım çalışmaları için kullanılmaktadır.

Görsel engelliler için: 1980'lerin sonlarına doğru uygulamaya giren GPS ile birlikte “MoBIC, Drishti, Brunel Navigation System for the Blind, NOPPA, BrailleNote GPS and Trekker” isimli projeler yürütülmeye başlamıştır. Havacılık: GPS uçaklarda da diğer yön bulma aygıtlarına ek olarak kullanılmaktadır. Bazı firmalar yolcuların el tipi GPS alıcılarını kullanmalarına izin vermemektedir.

Referans saat: Birçok senkronizasyon sistemi referans saat kaynağı olarak GPS’i kullanmaktadır. GPS sistemi UTC ve GMT'den farklı olarak kendi uyduları üzerindeki atomik saatleri kullanmaktadır. Bunlar 6 Haziran 1980'de sıfırlanmışlar, ve artık saniyeleri düzeltmesi yapılmadığı için UTC'den 14 saniye ileridedirler. Bu nedenle periyodik olarak GPS alıcılarına UTC saat bilgisi gönderilir.

GPS Sistemi

NAVSTAR sistemi, uzay bölümü (uydular), kontrol bölümü (yer istasyonları) ve kullanıcı bölümünden (GPS alıcısı) oluşur.

1

GPS sinyallerinin üretilmesi

Uzay Bölümü

Uzay bölümü, en az 24 uydudan (18 aktif 6 yedek) oluşur ve sistemin merkezidir. Uydular, "Yüksek Yörünge" adı verilen ve dünya yüzeyinin 20.000 km üzerindeki yörüngede bulunurlar. Bu kadar fazla yükseklikte bulunan uydular oldukça geniş bir görüş alanına sahiptirler ve dünya üzerindeki bir GPS alıcısının her zaman en az 4 adet uyduyu görebileceği şekilde yerleştirilmişlerdir. Uydular saatte 7.000 mil hızla hareket ederler ve 12 saatte, dünya çevresinde bir tur atarlar. 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.

GPS projesi ilk uydunun 1978'de ateşlenmesiyle başlamıştır. 24 uyduluk ağ 1994'de tamamlanmıştır. Projenin devamlılığı ve geliştirilmesi ile ilgili bütçe ABD Savunma Bakanlığı'na aittir.

Uyduların her biri, iki değişik frekansta ve düşük güçlü radyo sinyalleri yayınlamaktadır. (L1, L2) Sivil GPS alıcıları L1 frekansını (UHF bandında 1575,42 Mhz), ABD Savunma bölümü alıcıları L2 (1227,60 Mhz) frekansını dinlemektedirler. Bu sinyal "Görüş Hattında" Line of Sight ilerler. Yani bulutlardan, camdan ve plastikten geçebilir ancak duvar ve dağ gibi katı cisimlerden geçemez.

GPS sinyalleri binalardan yansıdığı için şehir içlerinde araziye oranla hassasiyeti azalır. Yeraltına kazılan tünellerde ise sinyal elde edilemez. Hatalı sinyallerin elde edilebileceği ya da hiç sinyal elde edilemeyen bölgelerde kullanılmak üzere geliştirilen Diferansiyel GPS'ler tarafından bu hatalar en aza indirilerek daha hassas bir yer ölçümü yapılabilir.

Daha rahat anlaşılması için, bildiğimiz radyo istasyonu sinyalleri ile L1 frekansını kıyaslamak istersek; FM radyo istasyonları 88 ile 108 Mhz arasında yayın yaparlar, L1 ise 1575,42 Mhz'i kullanır. Ayrıca GPS'in uydu sinyalleri çok düşük güçtedirler. FM radyo sinyalleri 100.000 watt gücünde iken L1 sinyali 20-50 watt arasındadır. Bu yüzden GPS uydularından temiz sinyal alabilmek için açık bir görüş alanı gereklidir.

GPS uyduları tarafından gönderilen elektromanyetik dalgalar atmosferden geçerken bükülmeye uğrarlar. L1 ve L2 bantları farklı dalga boylarına sahip olduğundan farklı oranda bükülmeye uğradığından aradaki farklılık hesaplanarak atmosferik bozulma engellenerek çok daha hassas bir yer bilgisi hesaplanabilir. Sadece L1 bandı kullanılarak (diferansiyel GPS ile dahi) 98 m. hassasiyet elde edilebilirken, L1 ve L2 bantlarının ortak kullanımı ile 1 m.'nin altında hassasiyete ulaşmak mümkün olmaktadır.

Her uydu yerdeki alıcının sinyalleri tanımlamasını sağlayan iki adet özel pseudo-random (şifrelenmiş rastgele kod) kodu yayınlar. Bunlar Korumalı (Protected P code) kod ve Coarse/Acquisition (C/A code) kodudur. P kodu karıştırılarak sivil izinsiz kullanımı engellenir, bu olaya Anti-Spoofing adı verilir. P koduna verilen başka bir isimde "P (Y)" ya da sadece "Y" kodudur.

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. Sinyallerin kabul edilen hızı ışık hızı dır. Gelen bu sinyal, uydunun yörünge bilgileri ve saat bilgisi, genel sistem durum bilgisi ve ionosferik gecikme bilgisini içerir. Uydu sinyalleri çok güvenilir atom saatleri kullanılarak zamanlanır.

Kontrol Bölümü

Adından anlaşılacağı gibi, Kontrol Bölümü, GPS uydularını sürekli izleyerek, doğru yörünge ve zaman bilgilerini sağlar. Dünya üzerinde 5 adet kontrol istasyonu bulunmaktadır.(Hawai,Kwajalein,Colorado Spring(Ana merkez),Ascension adaları ve Diego Garcia) Bunlardan dördü insansız, biri insanlı ana kontrol merkezidir. İnsansız kontrol merkezleri, topladıkları bilgileri ana merkeze yollarlar. Ana merkezde bu bilgiler değerlendirilerek gerekli düzeltmeler uydulara bildirilir.

Kullanıcı Bölümü

Kullanıcı bölümü yerdeki alıcılardır. Çeşitli amaçlarla GPS kullanarak yerini belirlemek isteyen herhangi bir kişi, sistemin kullanıcı bölümüne dahil olur. Bu bölüm kullanıcılara sunulan uygulamaya ait donanım ve hesaplama tekniklerinin geniş bir aralığını tanımlar. Gerek askeri gerekse sivil kullanıcılar için teknolojinin gelişmesi ile beraber büyük bir ilerleme göstermiştir. Genel olarak her türlü amaç için farklı duyarlıkları olan uygun donanımlı GPS alıcıları (receiver) bu bölümü oluşturur. Bir GPS alıcısı; algılayıcı (sensor), kontrol ünitesi, alıcı anteni ve güç kaynağından oluşur. Ölçü sırasında • Anlık faz farkı ölçüleri(data, ham ölçüleri) • Yayın efemerisi bilgileri (uydu yörünge bilgileri) • Atmosferik bilgiler (iyonosfer ve troposfer bilgileri) • Mesaj bilgileri(anten yüksekliği ve nokta bilgileri) elde edilir. Jeodezik amaçla GPS ölçülerinde kullanılan iki çeşit alıcı vardır.

Global Positioning System

The Global Positioning System (GPS) is a U.S. space-based global navigation satellite system. It provides reliable positioning, navigation, and timing services to worldwide users on a continuous basis in all weather, day and night, anywhere on or near the Earth. GPS is made up of three parts: between 24 and 32 satellites orbiting the Earth, four control and monitoring stations on Earth, and the GPS receivers owned by users. GPS satellites broadcast signals from space that are used by GPS receivers to provide three-dimensional location (latitude, longitude, and altitude) plus the time.

Since it became fully operational on April 27, 1995, GPS has become a widely used aid to navigation worldwide, and a useful tool for map-making, land surveying, commerce, scientific uses, tracking and surveillance, and hobbies such as geocaching and waymarking. Also, the precise time reference is used in many applications including the scientific study of earthquakes and as a time synchronization source for cellular network protocols.

GPS has become a mainstay of transportation systems worldwide, providing navigation for aviation, ground, and maritime operations. Disaster relief and emergency services depend upon GPS for location and timing capabilities in their life-saving missions. Everyday activities such as banking, mobile phone operations, and even the control of power grids, are facilitated by the accurate timing provided by GPS. Farmers, surveyors, geologists and countless others perform their work more efficiently, safely, economically, and accurately using the free and open GPS signals

History The first satellite navigation system, Transit, used by the United States Navy, was first successfully tested in 1960. It used a constellation of five satellites and could provide a navigational fix approximately once per hour. In 1967, the U.S. Navy developed the Timation satellite which proved the ability to place accurate clocks in space, a technology that GPS relies upon. In the 1970s, the ground-based Omega Navigation System, based on phase comparison of signal transmission from pairs of stations, became the first worldwide radio navigation system. Friedwardt Winterberg [1] proposed a test of General Relativity using accurate atomic clocks placed in orbit in artificial satellites. To achieve accuracy requirements, GPS uses principles of general relativity to correct the satellites' atomic clocks.

The design of GPS is based partly on similar ground-based radio navigation systems, such as LORAN and the Decca Navigator developed in the early 1940s, and used during World War II. Additional inspiration for the GPS came when the Soviet Union launched the first man-made satellite, Sputnik in 1957. A team of U.S. scientists led by Dr. Richard B. Kershner were monitoring Sputnik's radio transmissions. They discovered that, because of the Doppler effect, the frequency of the signal being transmitted by Sputnik was higher as the satellite approached, and lower as it continued away from them. They realized that since they knew their exact location on the globe, they could pinpoint where the satellite was along its orbit by measuring the Doppler distortion (see Transit (satellite)).

After Korean Air Lines Flight 007 was shot down in 1983 after straying into the USSR's prohibited airspace,[2] President Ronald Reagan issued a directive making GPS freely available for civilian use, once it was sufficiently developed, as a common good.[3] The first satellite was launched in 1989 and the 24th and last satellite was launched in 1994.

Initially the highest quality signal was reserved for military use, and the signal available for civilian use intentionally degraded ("Selective Availability", SA). Selective Availability was ended in 2000, improving the precision of civilian GPS from about 100m to about 20m.

Timeline and modernization

• In 1972, the US Air Force Central Inertial Guidance Test Facility (Holloman AFB) conducted developmental flight tests of two prototype GPS receivers over White Sands Missile Range, using ground-based pseudo-satellites.

• In 1978 the first experimental Block-I GPS satellite was launched.

• In 1983, after Soviet interceptor aircraft shot down the civilian airliner KAL 007 that strayed into prohibited airspace due to navigational errors, killing all 269 people on board, U.S. President Ronald Reagan announced that the GPS would be made available for civilian uses once it was completed.[5][6]

• By 1985, ten more experimental Block-I satellites had been launched to validate the concept.

• On February 14, 1989, the first modern Block-II satellite was launched.

• In 1992, the 2nd Space Wing, which originally managed the system, was de-activated and replaced by the 50th Space Wing.

• By December 1993 the GPS achieved initial operational capability.[7]

• By January 17, 1994 a complete constellation of 24 satellites was in orbit.

• Full Operational Capability was declared by NAVSTAR in April 1995.

• In 1996, recognizing the importance of GPS to civilian users as well as military users, U.S. President Bill Clinton issued a policy directive[8] declaring GPS to be a dual-use system and establishing an Interagency GPS Executive Board to manage it as a national asset.

• In 1998, U.S. Vice President Al Gore announced plans to upgrade GPS with two new civilian signals for enhanced user accuracy and reliability, particularly with respect to aviation safety and in 2000 the U.S. Congress authorized the effort, referring to it as GPS III.

• In 1998, GPS technology was inducted into the Space Foundation Space Technology Hall of Fame.

• On May 2, 2000 "Selective Availability" was discontinued as a result of the 1996 executive order, allowing users to receive a non-degraded signal globally.

• In 2004, the United States Government signed an agreement with the European Community establishing cooperation related to GPS and Europe's planned Galileo system.

• In 2004, U.S. President George W. Bush updated the national policy and replaced the executive board with the National Executive Committee for Space-Based Positioning, Navigation, and Timing.

• November 2004, QUALCOMM announced successful tests of Assisted-GPS for mobile phones.[9]

• In 2005, the first modernized GPS satellite was launched and began transmitting a second civilian signal (L2C) for enhanced user performance.

• On September 14, 2007, the aging mainframe-based Ground Segment Control System was transitioned to the new Architecture Evolution Plan.[10]

• The most recent launch was on March 15, 2008.[11] The oldest GPS satellite still in operation was launched on November 26, 1990, and became operational on December 10, 1990.[12]

• On May 19, 2009, the U. S. Government Accountability Office issued a report warning that the some GPS satellites could fail as soon as 2010.[13]

• On May 21, 2009, the Air Force Space Command allayed fears of GPS system failure saying "There's only a small risk we will not continue to exceed our performance standard"[14]

Basic concept of GPS

A GPS receiver calculates its position by precisely timing the signals sent by the GPS satellites high above the Earth. Each satellite continually transmits messages which include

• the time the message was sent

• precise orbital information (the ephemeris)

• the general system health and rough orbits of all GPS satellites (the almanac).

The receiver measures the transit time of each message and computes the distance to each satellite. Geometric trilateration is used to combine these distances with the satellites' locations to obtain the position of the receiver. This position is then displayed, perhaps with a moving map display or latitude and longitude; elevation information may be included. Many GPS units also show derived information such as direction and speed, calculated from position changes.

Three satellites might seem enough to solve for position, since space has three dimensions. However, even a very small clock error multiplied by the very large speed of light[15]—the speed at which satellite signals propagate—results in a large positional error. Therefore receivers use four or more satellites to solve for the receiver's location and time. The very accurately computed time is effectively hidden by most GPS applications, which use only the location. A few specialized GPS applications do however use the time; these include time transfer, traffic signal timing, and synchronization of cell phone base stations. 

Although four satellites are required for normal operation, fewer apply in special cases. If one variable is already known, a receiver can determine its position using only three satellites. (For example, a ship or plane may have known elevation.) Some GPS receivers may use additional clues or assumptions (such as reusing the last known altitude, dead reckoning, inertial navigation, or including information from the vehicle computer) to give a degraded position when fewer than four satellites are visible (see [16], Chapters 7 and 8 of [17], and [18]).

Position calculation introduction

To provide an introductory description of how a GPS receiver works, errors will be ignored in this section. Using messages received from a minimum of four visible satellites, a GPS receiver is able to determine the times sent and then the satellite positions corresponding to these times sent. The x, y, and z components of position, and the time sent, are designated as where the subscript i is the satellite number and has the value 1, 2, 3, or 4. Knowing the indicated time the message was received , the GPS receiver can compute the transit time of the message as . Assuming the message traveled at the speed of light, c, the distance traveled, can be computed as .

A satellite's position and distance from the receiver define a spherical surface, centered on the satellite. The position of the receiver is somewhere on this surface. Thus with four satellites, the indicated position of the GPS receiver is at or near the intersection of the surfaces of four spheres. (In the ideal case of no errors, the GPS receiver would be at a precise intersection of the four surfaces.)

If the surfaces of two spheres intersect at more than one point, they intersect in a circle. The article trilateration shows this mathematically. A figure, Two Sphere Surfaces Intersecting in a Circle, is shown below.

2

3

Two sphere surfaces intersecting in a circle

The intersection of a third spherical surface with the first two will be its intersection with that circle; in most cases of practical interest, this means they intersect at two points. [19] Another figure, Surface of Sphere Intersecting a Circle (not disk) at Two Points, illustrates the intersection. The two intersections are marked with dots. Again the article trilateration clearly shows this mathematically.

For automobiles and other near-earth-vehicles, the correct position of the GPS receiver is the intersection closest to the earth's surface. For space vehicles, the intersection farthest from Earth may be the correct one.[20]

The correct position for the GPS receiver is also the intersection closest to the surface of the sphere corresponding to the fourth satellite.

Correcting a GPS receiver's clock

The method of calculating position for the case of no errors has been explained. One of the most significant error sources is the GPS receiver's clock. Because of the very large value of the speed of light, c, the estimated distances from the GPS receiver to the satellites, the pseudoranges, are very sensitive to errors in the GPS receiver clock. This suggests that an extremely accurate and expensive clock is required for the GPS receiver to work. On the other hand, manufacturers prefer to build inexpensive GPS receivers for mass markets. The solution for this dilemma is based on the way sphere surfaces intersect in the GPS problem.

It is likely that the surfaces of the three spheres intersect, since the circle of intersection of the first two spheres is normally quite large, and thus the third sphere surface is likely to intersect this large circle. It is very unlikely that the surface of the sphere corresponding to the fourth satellite will intersect either of the two points of intersection of the first three, since any clock error could cause it to miss intersecting a point. However, the distance from the valid estimate of GPS receiver position to the surface of the sphere corresponding to the fourth satellite can be used to compute a clock correction. Let denote the distance from the valid estimate of GPS receiver position to the fourth satellite and let denote the pseudorange of the fourth satellite. Let . Note that is the distance from the computed GPS receiver position to the surface of the sphere corresponding to the fourth satellite. Thus the quotient, , provides an estimate of

(correct time) – (time indicated by the receiver's on-board clock),

6 and the GPS receiver clock can be advanced if is positive or delayed if is negative.

4

Surface of Sphere Intersecting a Circle (not disk) at Two Points

5

Diagram depicting satellite 4, sphere, p4, r4, and da

6

Unlaunched GPS satellite on display at the San Diego Aerospace museum

System segmentation

The current GPS consists of three major segments. These are the space segment (SS), a control segment (CS), and a user segment (US).[21]

Space segment

see also section 4.3 of "Essentials of Satellite Navigation Compendium"), GPS satellite, List of GPS satellite launches, and Chapter 6 of The global positioning system by Parkinson and Spilker.

7

A visual example of the GPS constellation in motion with the Earth rotating. Notice how the number of satellites in view from a given point on the Earth's surface in this example at 45°N, changes with time

A visual example of the GPS constellation in motion with the Earth rotating. Notice how the number of satellites in view from a given point on the Earth's surface, in this example at 45°N, changes with time.

The space segment (SS) comprises the orbiting GPS satellites, or Space Vehicles (SV) in GPS parlance. The GPS design originally called for 24 SVs, eight each in three circular orbital planes,[22] but this was modified to six planes with four satellites each.[23] The orbital planes are centered on the Earth, not rotating with respect to the distant stars.[24] The six planes have approximately 55° inclination (tilt relative to Earth’s equator) and are separated by 60° right ascension of the ascending node (angle along the equator from a reference point to the orbit’s intersection).[25] The orbits are arranged so that at least six satellites are always within line of sight from almost everywhere on Earth’s surface.[26]

Orbiting at an altitude of approximately 20,200 kilometers about 10 satellites are visible within line of sight (12,900 miles or 10,900 nautical miles; orbital radius of 26,600 km (14,500 mi or 15,400 NM)), each SV makes two complete orbits each sidereal day.[27] The ground track of each satellite therefore repeats each (sidereal) day. This was very helpful during development, since even with just four satellites, correct alignment means all four are visible from one spot for a few hours each day. For military operations, the ground track repeat can be used to ensure good coverage in combat zones.

As of March 2008,[28] there are 31 actively broadcasting satellites in the GPS constellation, and two older, retired from active service satellites kept in the constellation as orbital spares. The additional satellites improve the precision of GPS receiver calculations by providing redundant measurements. With the increased number of satellites, the constellation was changed to a nonuniform arrangement. Such an arrangement was shown to improve reliability and availability of the system, relative to a uniform system, when multiple satellites fail.[29]

Control segment

The flight paths of the satellites are tracked by US Air Force monitoring stations in Hawaii, Kwajalein, Ascension Island, Diego Garcia, and Colorado Springs, Colorado, along with monitor stations operated by the National Geospatial-Intelligence Agency (NGA).[30] The tracking information is sent to the Air Force Space Command’s master control station at Schriever Air Force Base in Colorado Springs, which is operated by the 2nd Space Operations Squadron (2 SOPS) of the United States Air Force (USAF). Then 2 SOPS contacts each GPS satellite regularly with a navigational update (using the ground antennas at Ascension Island, Diego Garcia, Kwajalein, and Colorado Springs). These updates synchronize the atomic clocks on board the satellites to within a few nanoseconds of each other, and adjust the ephemeris of each satellite’s internal orbital model. The updates are created by a Kalman filter which uses inputs from the ground monitoring stations, space weather information, and various other inputs.[31]

Satellite maneuvers are not precise by GPS standards. So to change the orbit of a satellite, the satellite must be marked 'unhealthy', so receivers will not use it in their calculation. Then the maneuver can be carried out, and the resulting orbit tracked from the ground. Then the new ephemeris is uploaded and the satellite marked healthy again.

User segment

8

GPS receivers come in a variety of formats, from devices integrated into cars, phones, and watches, to dedicated devices such as those shown here from manufacturers Trimble, Garmin and Leica (left to right).

The user's GPS receiver is the user segment (US) of the GPS. In general, GPS receivers are composed of an antenna, tuned to the frequencies transmitted by the satellites, receiver-processors, and a highly-stable clock (often a crystal oscillator). They may also include a display for providing location and speed information to the user. A receiver is often described by its number of channels: this signifies how many satellites it can monitor simultaneously. Originally limited to four or five, this has progressively increased over the years so that, as of 2007, receivers typically have between 12 and 20 channels.

9

 

A typical OEM GPS receiver module measuring 15×17 mm.

GPS receivers may include an input for differential corrections, using the RTCM SC-104 format. This is typically in the form of a RS-232 port at 4,800 bit/s speed. Data is actually sent at a much lower rate, which limits the accuracy of the signal sent using RTCM. Receivers with internal DGPS receivers can outperform those using external RTCM data. As of 2006, even low-cost units commonly include Wide Area Augmentation System (WAAS) receivers.

10

A typical GPS receiver with integrated antenna.

Many GPS receivers can relay position data to a PC or other device using the NMEA 0183 protocol, or the newer and less widely used NMEA 2000.[33] Although these protocols are officially defined by the NMEA,[34] references to these protocols have been compiled from public records, allowing open source tools like gpsd to read the protocol without violating intellectual property laws. Other proprietary protocols exist as well, such as the SiRF and MTK protocols. Receivers can interface with other devices using methods including a serial connection, USB or Bluetooth.

Further information: GPS navigation device

Navigation signals

11

GPS broadcast signal

Each GPS satellite continuously broadcasts a Navigation Message at 50 bit/s giving the time-of-week, GPS week number and satellite health information (all transmitted in the first part of the message), an ephemeris (transmitted in the second part of the message) and an almanac (later part of the message). The messages are sent in frames, each taking 30 seconds to transmit 1500 bits.

Transmission of each 30 second frame begins precisely on the minute and half minute as indicated by the satellite's atomic clock according to Satellite message format. Each frame contains 5 subframes of length 6 seconds and with 300 bits. Each subframe contains 10 words of 30 bits with length 0.6 seconds each.

Copyright © 2009 bocekara.com Tüm hakları bocekara.com'a Aittir. Site içerisinde yer alan tüm metin, resim ve içerikler izinsiz kopyalanamaz ve çoğaltılamaz. TPE tarafından verilen marka tescil belgemize istinaden; 556 sayılı Markaların Korunması Hakkında Kanun Hükmünde Kararname' de belirtilen tüm haklarımız saklıdır. Soru ve İstekleriniz için E-Mail Adresimiz Böcek Ara Hocaüveyz mh.Kocasinan cd.No:33 Fatih /İST Tel: +90 212 532 22 26- Cep:0 532 386 48 03