T.C.

ANADOLU ÜNİVERSİTESİ

SİVİL HAVACILIK YÜKSEK OKULU

 

 

UYDUYA DAYALI SEYRÜSEFER SİSTEMLERİ

 

 

 

 

Havacılık Elektrik-Elektroniği Uygulamaları

 

 

Danışman

Yrd. Doç. Dr. Öznur USANMAZ

 

 

 

Hazırlayan

Hüseyin Ercan KÜRÜZ

 

ESKİŞEHİR 2001

 

 

  1. GİRİŞ................................................................................................................1
  2. RADYO SEYRÜSEFER SİSTEMLERİ........................................................5
    1. YERDEN VE BAŞKA UÇAKLARDAN GÖNDERİLEN
    2. RADYO SİNYALLERİ İLE SEYRÜSEFER (NAVİGATİON).................5

      1. NDB ( Non Direction Beacon).......................................................5
      2. VOR (Very High Frequency (VHF) Omnidirectional Range)...5
      3. TACAN (Tactical Air Navigation)................................................6
      4. VORTAC........................................................................................6
      5. ADF (Automatic Direction Fınder)..............................................6
      6. VLF (Very Low Frequency) OMEGA.........................................6
      7. ILS (Instrument Landing System)................................................7
    3. UÇAKTAN RADYO YAYINLARI İLE SEYRÜSEFER (NEVİGASYON).......................................................................................7
      1. DME (Distance Measurument Equıpment).................................7
      2. DOOPLER RADAR.......................................................................8

  3. ATALET İLE SEYRÜSEFER........................................................................9
    1. INS (Inertial Navigatıon System)............................................................9

  4. GPS (Global Positioning System).................................................................10
      1. GPS’in BÖLÜMLERİ.................................................................11
      2. GPS Uzay-Uydu Bölümü.............................................................12
      3. GPS Kontrol Bölümü...................................................................13
      4. GPS Kullanıcı Bölümü.................................................................15
    1. GPS AICILARI.......................................................................................16
      1. GPS Alıcılarının Çalışması..........................................................16
      2. GPS Alıcı Çeşitleri........................................................................17
        1. Sequencing Alıcıları..............................................................17
        2. Sürekli Haberleşme (Continuous- Tracking) Alıcıları......17
        3. Multiplex Alıcıları.................................................................18
        4. All-in-view Alıcıları...............................................................18
        5. Dijital Alıcılar........................................................................18
    2. GPS’in ÇALIŞMA PRENSİBİ..............................................................20
      1. Ranging Mesafe Tayini................................................................21
      2. GPS Ranging ... ...........................................................................21
      3. GPS Zamanı.................................................................................22
      4. GPS Çalışma Modları.................................................................22
        1. Acquisition Mode..................................................................22
        2. Navigation Mode...................................................................23
        3. Altitude Aided Mode.............................................................23
        4. Aided Mode............................................................................23
    3. GPS Frekansları......................................................................................23
    4. GPS Vasıtasıyla hesaplanan Değerler...................................................24
  5. GLOBAL ORBITING NAVIGATION SATELLITE SYSTEM (GLONASS)....................................................................................................25
    1. GLONASS’ın Teknik Özellikleri...........................................................25
    2. GPS ve GLONASS’a Rağmen Yeni Bir Sistem Gereksinimi.............26
  6. GLOBAL NAVIGATION SATELLITE SYSTEM (GNSS)......................27
    1. GNSS’in ÇALIŞMA PRENSİBİ............................................................27
    2. SİSTEM PERFORMANSI İÇİN GEREKLİLİKLER........................29
    3. OPERASYONEL İHTİYAÇLARIN BELİRLENMESİ.....................30
    4. OPERASYONEL İHTİYAÇLAR.........................................................31
    5. GNSS’in EKSİK KALDIĞI NOKTALAR...........................................32
      1. Sinyallerin İzlenmesi (Integrity Monitoring).............................32
      2. GNSS Sistem Artırımı..................................................................34
      3. Diferansiyel Teknoloji..................................................................35
      4. Eklenmiş Menzil Kaynakları......................................................37
      5. Gerekli Seyrüsefer Performansı (RNP).....................................37
    6. AVRUPADA GNSS SİSTEM YAPILANMASI...................................38
    7. GNSS SİSTEMİNİN GETİRECEĞİ AVANTAJLAR........................40
  7. EGNOS ( European Geostationary Navigation Overlay Service, GNSS-1).......................................................................................41
    1. EGNOS’un Servisleri..............................................................................42
    2. EGNOS’a Yardımcı Sistemler ve Uydular...........................................44
    3. EGNOS’un Yerdeki Destekleyici Binaları ...........................................46
    4. EGNOS Transpondırları........................................................................47
    5. EGNOS’tan GALILEO’ya Geçiş Süreci..............................................47
  8. GALILEO.......................................................................................................49
    1. GALILEO’nun Faydaları......................................................................51
      1. Performans....................................................................................51
      2. Servis Bölgeleri.............................................................................51
      3. Servis Sınıfları..............................................................................51
      4. Servis Garantisi............................................................................51
      5. Maddi Borçluluk..........................................................................51
      6. İşbirliği ve Yardımlaşma.............................................................52
    2. GALILEO’nun Uygulamaları...............................................................53
      1. Pazar..............................................................................................53
      2. Yol Uygulamaları.........................................................................53
      3. Araçlar Dışındaki Uygulama Alanları.......................................54
      4. Sivil Haavacılık.............................................................................55
      5. Denizcilik Sektörü........................................................................55
      6. Demiryolları..................................................................................55
    3. GALILEO’YU DESTEKLEME AMAÇLI PROJELER....................55
      1. GALA ( Galileo Architecture definition)..................................56
      2. GALILEOSat (GALILEO Space Segment and related
      3. Ground Segment )...................................................................................56

      4. GEMINUS (Galileo Europen Multimodal Integrated Navigation User Service).............................................................56
      5. INTEG (INTegration of EGNOS into Galileo).........................56
      6. SAGA (Standardisation Activities for Galieo)..........................57
      7. Support Activitıes.........................................................................57
        1. GUST (Galileo User Support Transport)...........................57
        2. SARGAL (study for Search And Resque in GALileo)......57
    4. GALILEO’nun Makro-Ekonomik Kazançları....................................58
      1. Donanım Satışı.............................................................................58
      2. Gelişim Yapı ve GALILEO’nun işletilmesi...............................58
    5. GALILEO’nun POLİTİK BOYUTU....................................................58
      1. Hakimiyet......................................................................................58
      2. Trafik Altyapısı............................................................................59
      3. Makro-Ekonomik Kazanç...........................................................59
      4. Standartlaştırma..........................................................................59
    6. GALILEO Programı..............................................................................59
    7. GALILEO’nun ULUSLAR ARASI ALANDA Kİ İŞBİRLİKLERİ..60
      1. USA................................................................................................60
      2. Rusya Federasyonu......................................................................60
      3. Diğer Ülkeler.................................................................................60
    8. GALILEO’nun GPS’e GÖRE ÜÇ ALANDAKİ YENİLİĞİ..............60
      1. Ana Kaynak Olma Özelliği.........................................................60
      2. Teknoloji.......................................................................................61
      3. Organizasyon................................................................................61
  9. SONUÇ............................................................................................................62
  10. KAYNAKLAR................................................................................................63

 

Şekiller Dizini

    1. Dünya etrafında uyduların yerleşimi..................................................... 10
    2. GPS’in bölümleri......................................................................................12
    3. Kumanda Bölümlerinin Yerleşimi..........................................................14
    4. Kontrol Bölümünün İşlevleri...................................................................15
    5. Anolog GPS Alıcısının blok diyagramı...................................................19
    6. Dijital GPS Alıcısı Blok Diyagramı.........................................................19

6.1. GNSS’in çalışma prensibi.........................................................................28

6.2. Diferansiyel düzeltme................................................................................35

6.3. Sinyallerin izlenmesi ve diferansiyel düzeltmeyle GNSS yapısı............36

6.4. GNSS için hazırlanmış senaryolar...........................................................39

6.5. Kategoriler.................................................................................................40

7.1. EGNOS’un bölümleri................................................................................41

7.2. EGNOS’un Performansa Faydaları........................................................42

7.3. Mesafe Ölçme Servisi................................................................................43

7.4. Inmarsat-3 Uydusu....................................................................................44

7.5. Artemis Uydusu.........................................................................................45

7.6. EGNOS’un Kapsama Alanı......................................................................45

8.1. GALILEO’ya Destek Olan Sistemler......................................................49

8.2. GALILEO’nun Bölümleri........................................................................50

8.3. GALILEO’nun Gelişme Programı..........................................................59

KISALTMALAR

Artemis : ESA’s Advanced Relay and TEchnology MISsion Satellite

ATM : Air Transportation Managment

DGPS : Differantiel GPS

EC : European Commission

EGNOS : European Geostationary Navigation Overlay Service

ESA : European Space Agency

EU : European Union

FLS : Feeder Line Station

GALA : GALileo Architecture definition

GEMINUS : Galileo European Multimodal Integrated Navigation User Service

GEO : Geosynchronous Earth Orbit

GIC : GNSS Integrity Channel

GLONASS : GLObal Navigation Satellite System

GNSS : Global Navigation Satellite System

GPS : Global Positioning System

GUST : Galile User Support Transport

ICAO : International Civil Aviation Authority

IFR : Instrument Flight Rules

Inmarsat : INternational MARitime SATellite Organisation

INTEG : INTegration of EGNOS into Galileo

LAAS : Local Area Augmentation Systems

MEO : Medium Earth Orbit

MSAS : Multi-transport Satellite based Augmentation System

MTSAT : The Japanese Multi-Functional Transport Satellite

RAIM : Receiver Autonomous Integrity Channel

SAGA : Standardisation Activities for Galileo

SARGAL : Study for Search And Rescue in GALileo

SPS : Standart Positioning Service

USA : United States of America

UTC : Universal Time Cordinate

VFR : Visual Flight Rules

WAAS : Wide Area Augmentation Systems

WADGPS : Wide Area DGPS

 

 

1. GİRİŞ

Uçaklar seyahatleri sırasında bir çok seyrüsefer sistemi kullanırlar.

Seyrüsefer (navigation) kısaca uçağı bulunduğu noktadaki koordinatlarını, yerden veya denizden yüksekliği ile geldiği yerin ve gideceği yerin kendisine göre konumunu bulmaktır. Her tür ve büyüklükte uçakta muhakkak bulunan manyetik pusula ve harita ile görerek yapılan seyrüseferin (VFR:Visual Flight Rules) yanı sıra günümüzde yaygın olarak kullanılan aletli uçuş (IFR: Instrument Flight Rules) kuralları içinde kullanılabilen çeşitli seyrüsefer sistemleri vardır.[1]

Bu çalışmada esas olarak uyduya bağlı seyrüsefer sistemleri (Satellite Navigation Systems) ele alınacaktır. Günümüzde artık seyrüsefer sistemleri yerlerini yavaş yavaş uyduya bağlı seyrüsefer sistemlerine bırakmaktadır. Geleceğin seyrüsefer sistemleri uyduya dayalı sistemle olacaktır.

Uydu seyrüseferi, dünya çapında sivil havacılık operasyonlarının ortak bir seyrüsefer alıcısı kullanarak standartlaştırılması ve emniyet, kapasite, hizmet esnekliği ve de işletim maliyetlerinde önemli ge1işme1er sağlamak amacıyla büyük fırsatlar sunmaktadır. Uydu seyrüseferinin benimsenmesi, bugünkü yer esaslı seyrüsefer sistemlerinin dışında bir görüşe önderlik etmektedir. Dünya yörüngesi içinde yak1aşık olarak 11000 milden radyo sinyalleri gönderen uydulardan oluşan global bir network esasına dayanmaktadır. Uydu seyrüseferinin kullanıcıları, 24 uydudan oluşan GPS sistemiyle daha çok bilinmektedir. GPS’i geliştiren ve kullanan Amerika Birleşik Devletleri ile benzer bir sistem olarak geliştirdikleri GLONASS sistemiyle Rusya, kendilerine ait bu sistemlerin uluslar arası kullanımını önermişlerdi. Uluslar arası Sivil Havacılık Organizasyonu (ICAO), uydu seyrüseferinde uluslar arası sivil yetenekli Global Seyrüsefer Uydu Sisteminin (GNSS- Global Navigation Satellite System) temelini o1uşturan bu sistemleri onaylamıştı.[2]

Avrupa da uydu seyrüsefer hizmetlerinin hazırlığına, GPS’in Amerika Birleşik Devletlerinin tekelinde olması büyük etkendir. GPS, öncelikle askeri amaçlı ortaya çıkmış bir sistem olduğu için bir çok durumda sivil kullanıcıların beklentilerine cevap verememiştir. Uydu yayınının gece ve gündüz belirli aralıklarla kesintilere uğraması bu sistemi kullanan pek çok ülke açısından istenmeyen bir durumdur. GPS ve GLONASS’ın sivil kullanılabilir sistemler olması için önemli düzenlemeler gerekmektedir. Bu amaçla özellikle taşımacılık hizmetlerinde sivil kullanıcı ihtiyaçlarını karşılayacak olan bu yeni sistem GNSS olacaktır.[3]

Sistem için ilk çalışma1ar ,1994 yılı Mart ayında EUROCONTROL’ün uydu seyrüsefer stratejisini belirlemesi ve onaylamasıyla başlamıştır. 17-25 Eylül 1994’te Montreal’de EUROCONTROL ve ECAC’ın üye ülkeleri temsilcilerince Global Uydu Seyrüsefer Sistemleri Paneli (GNSSP) düzenlendi. Sivil amaçlı kullanılacak ve dünya çapında hizmet verecek olan GNSS’in ge1iştirilmesi, kullanıcı gereklerinin belirlenmesi ve seyrüsefer esnasında uçuşun her safhası için sistemin performansının sağlanması adına Uydu Seyrüsefer Uygulamaları Alt Grubu (SNA-SG) ve onların görev birimleri için 20 ülkeden 35 temsilci ile uluslar arası organizasyonun katılımı sonucunda çalışmaları başlatıldı. Bu panelde belirlenen gündem maddeleri:

• Panel için ça1ışma programının gözden geçirilmesi, ça1işma metodlarının kurulması ve programda yer alan diğer kişilerin görüşleri.

• Mevcut uydu seyrüsefer sistemleri esaslı GNSS’in uygulanması için operasyonel gereksinimleri desteklemede performans kriterlerinin belirlenmesi.

• İzleme sistemlerini içeren GNSS alt sistemlerinin artırımı için performans gereksinimleri ve teknik gelişmeler.

• Gerekli olan GNSS ekipmanlarının tanımlanması ve fonksiyonları

SNA-SG ,çalışmalarını başarılı bir şekilde sürdürebilmek için kurulan 4 görev birimi oluşturuldu. Bu alt görev birimleri vasıtasıyla çalışma programının gerektirdiği şu sorumlulukları gerçekleştireceklerdi.

• Maliyet / Fayda çalışmaları (CBS)

• Enstitüsel düzenlemeler ve gereksinimler (JAR)

• Operasyonel ve sertifika gereksinimleri (OCR)

• Sistem araştırma ve geliştirme (SRD)

Avrupa da uydu seyrüseferinin gerçekleştiri1mesi, bu şekilde bir yaklaşımla hem çalışma yöntemlerine hem de önemli değişim gereksinimlerine yeterli esneklikte cevap verebilmek açısından oldukça önem taşımaktadır.

Avrupa Uzay Ajansı (ESA), Avrupa Bir1iği (EC) ve Avrupa da hava seyrüseferinin emniyetli bir şekilde gercek1eşmesi için çalışan EUROCONTROL Avrupa adına Global Seyrüsefer Uydu Sisteminin (GNSS) ge1işimine yönelik önemli bir adim atmıştı. Yapacakları çalışmada aralarındaki işbirliğini resmileştirmek için 18 Haziran 1998’de Luxembourg’da Avrupa Birliği Konsey binasında toplanarak anlaşma imzaladılar.

Buna göre GNSS’in gelişimi GNSS I (EGNOS) ve GNSS 2 (GALILEO) olmak üzere iki aşamada gerçekleştirilmesi planlandı.

EGNOS; Amerika’nın GPS sisteminden, Rusya’nın GLONASS sisteminden uzay, yer ve mobil esaslı tekniklerin kullanılmasıyla sivil kullanımı artırım sistemlerinden alınan sinyallere dayalı yeni bir sistem olacaktır. GALILEO için geçiş teşkil edecek bu sistemin yapılanmasının 2002 yılına kadar tamamlanması beklenirken gelişmeler ESA tarafından sağlanacaktır.

GALILEO ; uçuşun tüm safhaları için seyrüsefer ihtiyaçlarını karşılayarak ,dünya çapında kullanılabilen ve sivil kullanıcılara hizmet vermesi beklenen bir sistem olarak plan1anmıştır. Bu sistemin 2010 yılına kadar gelişimini tamamlayarak hizmete girmesi beklenmektedir. GALILEO’nun çalışması sivil kontrol altında gerçekleştirilecektir. Süreklilik ve bütünlüğe güvence vermek amacıyla GALILEO içinde EGNOS evrimi ve entegrasyonu için ayrıntılandırılacak ve GALILEO’nun yeteneğinin pekiştirilmesi için EGNOS’un teknolojisi ve altyapısından faydalanılacaktır. GALILEO sistemi , 21 veya daha çok uydu ile dünya çapında kullanıcılara seyrüsefer sinyalleri sağlayacaktır.[2]

 

Gelişimi için tasarlanan alt yapı programıyla GNSS, bir veya daha fazla uydu, uçak alıcıları, izleme sistemleri ve uçuşun her safhasının gerekli performansı sağlaması için bir takım artırımları içeren evrensel bir pozisyon ve zaman belirleme sistemi olarak tanımlanabilir.[4]

GNSS, temelde GPS ve GLONASS sistemlerinden yararlandığına göre öncelikle bu sistemlerin genel çalışma prensiplerinin bilinmesi gerekmektedir. Ancak bundan daha önce radyo seyrüseferi ve atalet seyrüseferlerine kısaca deyinmekte yara vardır.

2. RADYO SEYRÜSEFER SİSTEMLERİ

 

2.1. YERDEN VE BAŞKA UÇAKLARDAN GÖNDERİLEN RADYO SİNYALLERİ İLE SEYRÜSEFER (NAVİGATİON)

2.1.1. NDB ( Non Direction Beacon):

Günümüzde hala kullanımda olan en eski radyo-seyrüsefer sistemidir. 200-400 kHz frekans aralığında radyo dalgaları ile çalışır. Sinyalleri her yöne gönderir. Ucuz ve işletmesi basit bir sistem olduğundan küçük hava alanlarında kullanılır. Uçaktaki ADF (Automatic Direction Finder) cihazının frekansı ilgili NDB istasyonunun frekansına getirilince ADF göstergesinin ibresi NDB yayınının yapıldığı yöne döner. Pilot uçağın burnunu o tarafa çevirir ve ADF göstergesinde ibre “0” gösterecek şekilde ilerlerse havaalanına ulaşır.[1]

2.1.2. VOR (Very High Frequency Omnidirectional Range)

Sivil havacılıkta en yaygın olarak kullanılan seyrüsefer sistemidir. Değişik yerlerde bulunan yer istasyonları belirli frekanslarda radyo yayını yaparlar. Yayın yapılan noktadan radyal (bir merkez noktadan çizgisel olarak dışarı doğru) olarak yayılan radyo dalgalarından kendisine doğru geleni alan uçaktaki radyo alıcısı o istasyona doğru veya oradan uzaklaşma yönünü tespit ederek seyrüsefer yapabilir. VOR verici ve alıcıları 108.0-117.95 MHz aralığında radyo dalgaları kullanırlar. Gönderici istasyon iki ayrı radyo sinyali gönderir. Birincisi tek noktadan her yöne (360° ) radyal olarak yayılır. İkincisi ise bir deniz feneri projektörü gibi 360° dönerek tarama yapar ve değişken fazlıdır. Bu tarama yapan sinyal kuzey yönüne gelince radyal sinyallerle aynı fazda, tam güneyde ise ters fazda olur. Bu şekilde VOR istasyonu 360 ayrı ve eşit aralıklı, bir noktadan çıkan, radyo dalgalarından çizgiler üretir. Uçaktaki VOR alıcısı bu çizgilerden birini yakalayınca kendi bulunduğu yeri, VOR istasyonuna ve manyetik pusula yönlerine göre göstergede görebilir. VOR istasyonları FM bandından yayın yaptığı için uçakla VOR vericisi arasında engel olmaması gerekir.

2.1.3. TACAN (Tactical Air Navigation)

Askeri havacılık için geliştiriliş bir sistemdir. 963-1213 MHz frekans aralığındaki radyo dalgaları kullanılır.bu sistemde VOR sistemlerine ilave olarak mesafe ölçme sistemi DME (Distance Measurin Equipment) de bulunur. Sivil uçaklarda DME sisteminden yaralanırlar. TACAN sistemi UHF (Ultra High Frequency) bandından yayın yaparlar. TACAN sisteminin uçaklar havada birbirleriyle de kullanırlar. Yani uçaklarda TACAN yayını yaparlar. [1]

2.1.4. VORTAC (VOR + TACAN)

Sivil uçaklarda VOR, askeri uçaklara TACAN ve de her ikisine TACAN DME hizmeti veren istasyonlara VORTAC denir.

2.1.5. ADF (Automatic Direction Finder)

ADF (otomatik yön bulucu) yerdeki çeşitli radyo vericilerini, aletli iniş sistem vericilerini ve normal standart AM radyo vericilerini kullanarak uçağın gittiği yönü manyetik pusula yönlerine göre gösterir. Bu sistemde gitmesi gereken istikamet de belirtilir.

2.1.6. VLF (Very Low Frequency) OMEGA

Gemilerin de yaralandığı yer istasyonlarından radyo yayını yapma esasına dayalı bir sistemdir. ABD Deniz Kuvvetleri’nin haberleşme istasyonları ile dünyanın çeşitli noktalarına yayılmış OMEGA istasyonlarını sistem otomatik olarak bulur ve uçağın durumunu pilota hassas olarak verir.

 

2.1.7. ILS (Instrument Landing System)

ILS (aletli iniş sistemi)’inde VOR ve ADF kullanılarak inilecek olan havaalanı pisti hizasına geldikten sonra havaalanı pisti yanından yayın yapan radyo vericisi uçağa pistin hassas olarak yönünü, yaklaşma ve iniş açısını verir. Günümüzde ki çok gelişmiş ILS sistemleri ile (Bunlar katagori I, II, III gibi gruplandırılırlar) modern uçaklar pilot kumandalara el sürmeden otomatik olarak sıfır görüş diye isimlendirilen sis ve yağış şartlarında uçağı piste tekerlekler deyinceye kadar indirebilirler ki, buna OUTOLANDING (otomatik iniş) denir. ILS sisteminde havaalanı pistine belirli uzaklıklarda piste ne kadar mesafe kaldığını belirleyen MB (Marker Beacon) radyo vericileri uçağın piste yaklaşmasına yardımcı olurlar.

Diğer sivil seyrüsefer sistemleri de MLS (Microwave Landing System), DECCA, LORAN ve COURSE LINE COMPUTER sistemleridir. Bunlar ABD’de sivil uçaklar tarafından yaygın olarak kullanılmaktadır.

2.2. UÇAKTAN RADYO YAYINLARI İLE SEYRÜSEFER

2.2.1. DME (Distance Measurument Equipment)

DME (Mesafe Ölçme Ekipmanı) uçakların bulundukları noktadan gitmek istedikleri veya ayrıldıkları yere olan mesafeyi ölçer. Bu sistemde uçak bir radyo sinyali yayınlar ve bu sinyal yer radyo istasyonundan geri yollanır (VORTAC veya VOR-DME istasyonu). Uçakta bulunan cihaz gönderilen sinyallerin gidip gelme süresinden mesafeyi deniz mili olarak (KNOTS) gösterir. Eğer uçak direkt olarak VORTAC istasyonuna doğru veya istasyondan uzaklaşıyorsa bu sinyallerle Yer Hızını (Ground Speed) da hassas olarak ölçülebilir. DME sistemleri UHF bandında, 962-1213 MHz frekans aralığındaki radyo dalgaları ile çalışır.

2.2.2. DOOPLER RADAR

Bu sistemde uçakta bulunan bir çeşit radar yere gönderdiği sinyallerin geliş süresi ve açısı ile Doopler etkisi denen (hızla yaklaşıp yanımızdan uzaklaşan bir trenin korna sesindeki değişme olayı gibi) bir fizik olayından yaralanarak yere gönderilen radyo sinyallerinin yansımalarını bir bilgisayar aracılığıyla değerlendirerek uçağın gittiği yön (pusula ve seyrüsefer bilgilerini de kullanarak ) ve yer değiştirme hızını (yere göre) bulur. Bu bilgilerle uçağın pozisyonu, gittiği yönü, yer hızı gibi bilgileri gösterir.[1]

  1. ATALET İLE SEYRÜSEFER

3.1. INS (Inertial Navigation System)

INS (Aletli ile Seyrüsefer Sistemi) içinde bulunan cayroskoplarla (gyro) ve üç eksende ivme ölçerlerle (acceloremeter) uçağın belirli bir referans koordinat noktasına göre konumunu ölçer. Örnek verirsek; yerde bulunan bir uçağın INS hafızasına o uçağın durduğu noktanın denizden olan yüksekliğini, enlem ve boylam derecelerine girilir. Uçak harekete başladığında oluşan ivmeyi zamanla çarparak öne, yukarı ve yanlamasına kat ettiği mesafeleri çok kısa sürede ve hassas olarak hesaplayarak uçağın o andaki konumunu gösterir. Elektrik motoruyla dönen mekanik cayro yerine da hafif, daha küçük, daha az elektrik tüketimi olan ve daha hassas olan LING LAZER GYRO kullanılmaktadır. En son teknoloji ise “FİBER OPTİK GYRO (FOG)”dur. Bu cayrolar boyut olarak çok küçülmüşlerdir. Bu tip cayrolarda lazer ışını çember şeklinde bir muhafaza içinde dairesel hareket yapmakta, o çembere dik olarak yapılan her hareket cayroskopik etki ile ışında sapmaya yol açmakta ve bu sapma bilgisayar aracılığıyla hesaplanıp yapılan hareketin miktarı hassas olarak bulunabilmektedir. INS’de üç ayrı ekseni (yatay, dikey ve boylamasına) üç ayrı cayro bulunur. INS sisteminin en büyük üstünlüğü hiçbir yer ve uydu bağlantısına, manyetik pusulaya bağlı olmadan seyrüsefere uygun olmasıdır.

Bu seyrüsefer sistemleri gün geçtikçe yerini daha güvenilir ve hassas olan UYDUYA DAYALI SEYRÜSEFER SİSTEMLERİ’ne bırakmaktadır. [1]

4. GPS (Global Positioning System)

GPS uydular yardımıyla yapılan bir seyrüsefer sistemidir. Sürekli hareket halinde 24 (Şekil-4.1)tane uydudan oluşmuştur. Uydular 11000 Nm yüksekliktedir ve dünya çevresindeki yörüngelerinde 24 saatte iki tur atarlar. Uyduların yörüngeleri 60° N ve 60° S enlemleridir. Bu sayede istediğimiz zaman istediğimiz yerden GPS sinyallerini alabiliriz. GPS’ler her türlü hava şartında çalışabilirler.[5]

Şekil-4.1. Dünya etrafında uyduların yerleşimi

Genel olarak GPS aşağıdaki bilgileri hesaplar:

İki GPS sistemi vardır. Anten 1 uydu sinyallerini alır ve MMR1’e (Multi Mode Receiver) gönderir. Anten 2, MMR 2’ye bağlıdır. MMR’lar uçağın pozisyonunu ve kesin zamanını hesaplar. Bu bilgiler, Flight Management Computer Sistemine (FMCS) ve IRS master caution unit’e gider. FMCS, uçağın pozisyonunu hesaplamak için, GPS veya inertial referenca bilgileri ile navigation radyo pozisyonunu kullanır.

MMR’lara pozisyon bilgileri geldikten sonra. IRS master unit, her iki MMR’dan GPS bilgileri alır. Her iki unit’te arıza olduğu zaman, IRS mode select unit üzerindeki GPS fail light’in (arıza lambası) yanmasına neden olur.

GPS sinyalleri “pseudo-random code”, “ephemeris” ve “almanac data” lardan oluşur. Pseudo-random code , hangi uydunun sinyal yayınladığını gösterir. Uyduların kimlik kodlarıdır. Uydulara 1 den 32 ye kadar numara verilmiştir. Bu numara GPS alıcısında görülür. 24 ten 32 ye kadar olan numaralar ise yedek uydular içindir.

Ephemeris bilgisi her uydu tarafından sürekli olarak yayınlanır. Uydunun durumu (çalışır veya çalışmaz) , geçerli zaman ve saat gibi önemli bilgiler gönderir. Bu kısım olmadan GPS alıcısı zaman hakkında bilgi sahibi olamaz. Ephemeris ile pozisyon tanımlanır.

Almanac data GPS alıcısına, GPS uydusunun yörüngenin neresinde olduğu bilgisini verir. Her uydu bu sinyali yayınlar.

Kısaca, her uydu kendini tanımlar, pozisyonunu ve mesajı hangi zamanda gönderdiğini belirtir. GPS alıcısı mesajı okur ve ephemeris ve almanac datayı saklar.

Pozisyon belirlenmesi uydudan gönderilen sinyal ile GPS alıcısının sinyali aldığı zamanki aralığının hesaplanması ile yapılır. Zaman farkı GPS alıcısının uydudan ne kadar uzakta olduğunu gösterir. 4 uydu ile GPS alıcısı enlem, boylam ve yükseklik gibi üç boyutlu pozisyon bilgisi verir.[6]

4.1. GPS’in BÖLÜMLERİ

GPS, her birinin özel görev ve sorumlulukları olan üç farklı bölümden oluşur (Şekil-4.2). Bunlar;

 

 

Şekil-4.2. GPS’in bölümleri

 

4.1.1. GPS Uzay-Uydu Bölümü

NAVSTAR GPS uydular bölümü takım yıldızı gibi sıralanmış beli bir yörüngede, birlikte dünya etrafında hareket eden 24 uydudan oluşur. Bu 24 uydunun 21’i aktif 3’ü yedektir. Bu uydular yerden yaklaşık olarak 20 000 km uzaklıktadır ve her bir yörüngesel düzlem ekvatora 55° açı ile eğimlidir. Her bir uydu 11:56.9 (saat:dakika) periyodunda bir yörünge izler ve yaklaşık 24 saatte dünya etrafında iki tur atar. Bu uyduların yerleşimi dünyanın herhangi bir yerinden, herhangi bir zaman da en az dört uydu görülebilmesini sağlar[7]. Seyrüsefer sinyalleri iki frekansta yayınlanır. Bu frekanslar 1575,42 MHz’de L1 ve 1227,6 MHz’de L2 dir. Bu iki farklı sinyali kullanarak verilen hizmet ikiye ayrılır. Bu hizmetler ;

    1. Standart yer belirleme hizmeti (SPS),
    2. Hassas yer belirleme hizmeti (PPS).

PPS, askeri amaçlar için kullanılır. SPS, diğer bütün amaçlar için kullanılır, sivil kullanıma sınırlı bir şekilde açılmıştır. PPS ile SPS arasındaki fark elde edilebilir doğruluktur[7].

4.1.2. GPS Kontrol Bölümü

Kontrol bölümü, yer kontrolüdür ve GPS sistemini destekleyicidir. Kontrol bölümü, uyduları sürekli olarak izleyen ve takip eden yeryüzü üzerinde kumanda ve izleme istasyonlarına sahiptir. Kontrol bölümünün şu işlevleri vardır;

· Uydu yörüngelerini ve saatlerini izleme ve düzenleme.

· Bir uydunun navigation hesaplama ve düzenleme işlevi.

Bu mesaj gelecekte uydunun alacağı pozisyonların tanımını güncelleştirme işlemlerini yapar ve tüm GPS uyduları üzerindeki en son verileri toplar.

· Uydu navigasyon mesajlarını düzenli olarak güncelleştirir.

Kumanda bölümü, Falcon Air Force, Colorado’da olmak üzere bir ana kontrol sisteminden (Master Kontrol Sistem) ve yerleri Hawaii, Kwajalein, Diedo Garcia, Ascension ve ana kontrol sistemiyle yan yana bulunan 5 izleme istasyonundan oluşur (Şekil-4.3). Ayrıca ilave izleme istasyonunda Canaveral Air Force istasyonu da planlanmaktadır. İzleme istasyonlarının üçü aynı zamanda yükleme istasyonlarıdır[7].

Ana kumanda istasyonu GPS’in işletim merkezidir. Ana kumanda istasyonu kumanda bölümündeki tüm işlemlere kumanda eder. Ana kumanda istasyonu bir atomik saate sahiptir, bu saat GPS için referanstır. Ana kontrol sistemi GPS için haftada 7 gün 24 saat merkez işlem kolaylığı sağlar. Bunun görevi monitörü izlemek ve GPS uydu sistemini yönetmektir.

 

 

 

 

 

Şekil-4.3. Kumanda Bölümlerinin Yerleşimi

İzleme istasyonları ölçülmüş yerlere yerleştirilmiş doğrulanmış radyo alıcılarıdır. İzleme istasyonlarının görevi GPS uydularının her birinden ölçü ve bilgileri izlemektir. İzleme istasyonları bir günde 24 saat uyduları izler. Ana kumanda istasyonları, on-line bağlantılar vasıtasıyla izleme istasyonlarına uzaktan kumanda eder.

İzleme istasyonları, doğrulanmamış ölçüler ve seyrüsefer mesajlarından ziyade, bilgi işlemlerini ana kumanda istasyonu için yerine getirir. Bilgi, uydu yörüngelerinin ve yerlerinin parametrelerindeki MSC tarafından işlenir. MSC, uydu parametrelerini ve zaman bilgilerini tekrar yayın için her bir uyduya gönderir. Güncelleştirilmiş bilgiler, uydu kontrol bilgilerini almak için kullanılan yer antenleri ile uydulara transfer edilir.

Kısaca izleme istasyonları, uçak receiver unit’in uydulardan aldığı aynı bilgileri alır ve aşağıdaki işlevleri yapar (Şekil-4.4):

Şekil-4.4. Kontrol Bölümünün İşlevleri

4.1.3. GPS Kullanıcı Bölümü

Kullanıcı kısmı, GPS uydu ölçü kodları ve seyrüsefer mesajlarını alan, işleyen ve deşifre eden sivil ve askeri alıcılardan meydana gelen kısmıdır ve uçak üzerindeki GPS receiver unit’tir. GPS receiver unit, uydu sinyallerini alır. GPS uçak pozisyonunu hesaplamak için GPS verilerini kullanır. Kullanıcı kısmı yalnız başına kullanıcı aracı ve geliştirilmiş GPS’i diğer seyrüsefer sistemleriyle birleştirmeye olanak sağlayan kullanıcı malzemelerini içerir[7].

Büyük talep ve değişik isteklerden dolayı GPS’in kullanıcı cihazları görev ve dizayn bakımından değişebilir. Sivil seyrüsefer kullanıcılarında askeri kullanıcılarla olan farklılıklar yapılan hesaplar, bilgiler, gösterge özellikleri, fiziksel yapı açık bir şekilde telaffuz edilmemiş. Örneğin sivil nakil için amaçlanan taşınabilir GPS alıcısı ile genel havacılık için dizayn edilen büyük bir alıcı arasındaki ilk fark, kolay bilgi kapsamıdır. Ana bilgi uzun bir zaman süresince değişmeyecek, kullanıcının getirdiği bilgilerden oluşur[8].

4.2. GPS ALICILARI

4.2.1. GPS Alıcılarının Çalışması

GPS alıcısı, seyrüsefer masajlarını referans kaynak olarak toplamak ve daha iyi bir ölçü bulmak için uydu sinyallerini izler. Uydu seçimini yaparken, uyduların orjininin bilinmesi için alıcıya ihtiyaç duyulur. Almanak bilgi olarak isimlendirilen bu bilgiler; uyduların ne yaptığı, nasıl yaptığı ve nerede yerleştirildiği konusundaki bilgilerdir.

Almanak bilgi alındığında, alıcı geçerli konumu ve zamanı hakkındaki bilgiyi, hangi uyduların görülmesi gerektiğini ve aralarındaki geometri ilişkisini bulmak için kullanır. Daha sonra alıcı izlemek için en uygun yerleşmiş dört uyduyu seçer. Tüm GPS alıcıları için tahmin operasyonu, verilen bütün zaman ve konumlardan çözümleri bulmak için en iyi yerleşmiş dört uyduyu seçmektir.

Ufuktaki kaplanan alan için amaç daha doğru bilgi elde etmek içindir. Ufkun altındaki alımlar için, uydu sinyalinin güçlü olması önemli bir faktör değildir, çünkü güç seviyeleri elverişlidir. Buna rağmen düşük açılarda yani uydu ile ufuk arasındaki açının küçük olduğu durumlarda sinyal atmosferik bükülmelere uğradığı için gecikmelere uğrar.

Genel havacılıkta genel olarak tek frekans norm kullanılsa da iki frekansa sahip GPS alıcıları alınan iki sinyalin karşılaştırılmasına dayanan bu atmosferik bükülmelere uğrarlar. Bazı minimum yükselme açısının üstündeki uyduların izleme sınırlaması PR ölçümlerindeki hataların birikimini engeller. Matematiksel modeller, uydular düşük yükselme açılarında iken ve overhead olduğunda en doğrudur.

4.2.2. GPS Alıcı Çeşitleri

4.2.2.1. Sequencing Alıcıları

Sequencing GPS alıcıları bir yada iki RF kanalı kullanarak uyduları izler. Bir RF kanalı tek yedek ayrılmış alıcı sistemidir, bazen bir donanım kanalı olarak da açıklanabilir. Ardışık operasyon seçilmiş bir uydudan bir diğerine zamanlanmış temel PR ölçümlerinde basit bir adımdır. Bilgi görüntüleme ve kullanım için daha sonra birleştirilir. Genellikle tek kanal sequencing alıcılar düşük hız veya sabit uygulama için sınırlandırılır. Seçilmiş adımlar arasındaki mesafenin uzaklığının sebebi, alıcının hareketle farz edilmesindendir. İki kanallı sequencing alıcıları, alıcı görevlerini dağıtmak ve tek kanallı alıcıların üzerinde doğruluğu yükseltmeyi sağlayabilmek gibi bir gelişimdir. Orta dinamik operasyonları için yeterli oldukları düşünülüyor. Helikopter savaş uçakları gibi.

Sequencing alıcıların bir avantajı basit dolaşımları, düşük üretim maliyetleri ve düşük güç tüketimleridir. Tek RF kanallı Fast-Sequencing dijital alıcılarının ileri dizaynları birçok eksikliklerin üstesinden gelmiş gibi görünür.

4.2.2.2. Sürekli Haberleşme (Continuous- Tracking) Alıcıları

Bir continuous-tracking alıcısı, paralel alıcı olarak ta adlandırılır. En az dört RF kanalına sahiptir ve aynı zamanda dört gerekli uyduyu izler. Bu alıcılar sadece dört kanalla sınırlı değildir. Çoğu beş veya daha fazlasına sahiptir. Beşinci yada daha sonra gelen kanal, seçilmiş değişiklikler yapılmak üzereyken sonraki uydunun NAV mesajını okumak için kullanılır. Diğer uydularda eş zamanlı olarak GDOP problemlerini yok etmek için izlenebilir.

Continuous-Tracking alıcıları, mükemmel yüksek yetenekleri sunar ve askeri savaş uçakları gibi yüksek hızlı uçaklarda iyi çalışır. Mükemmel üç boyutlu doğruluk sağlar ve düşük TTFF’ye sahiptirler.

 

4.2.2.3. Multiplex Alıcıları

Bir Multiplex alıcı (MUX), sürekli toplanmış bilgileri ve okunmuş NAV mesajları ve izlenen uydular arasında hızlı bir değişim yapar. Değişim belirgin olarak saniyede 50 defadır. Tek RF kanallı multiplex alıcı zaman paylaşımına dayanır ve uyduları izlemek için sadece bir tekil-kod-jeneratörü ve taşıyıcı synthesizer gerektirir. MUX alıcıları yüksek hız değişimlerinin bir faktörü gibi sürekli izleme alıcılarının (C.T.R) altında 4dB’e 8dB oranında bir ses taşıyıcısı gösterirler. Bu küçülme, alıcının duyarlılığının azalmasına neden olur. Multiplex alıcıları çok hızlı sequencing alıcı olarak düşünülebilir.

4.2.2.4. All-in-view Alıcıları

GPS alıcıları beş boyutlu sabit bir pozisyonu yerine getirmrk ve sürdürmek için dört uydu seçer. Yine de örneğin bir uydu geçici bir süre anten alanından uzaklaştırıldığı zaman ilave edilen uydu sinyalleri PVT çözümünün sürekliliğini korumak için elde edilmek zorundadır. Bir all-in-receiver, gerekli dört uydudan fazlasını izler. PVT sürekliliğinde sonuç kaybı yoktur. Genellikle alıcıların sekize kadar ya da daha fazla uydu izleme yetenekleri vardır. All-in-view alıcılar çok kanallı veya çok planlı olabilir bunlarda maliyeti düşürmektedir.

 

4.2.2.5. Dijital Alıcılar

En eski GPS alıcıları analog (Şekil-4.5)dizaynlardı, halbuki son modelleri dijital dizaynlardır. Yeni dizayn eski dizaynların yeteneklerini arttırmaya ve fiyatların muhafaza edilmesine olanak verdi. Analog’dan dijitale çevirme teknikleri bir dijital multi kanal alıcısı (Şekil-4.6) kullanılır, ama bu multi kanal alıcısında sinyal yükseltme ve çevirme için sadece bir RF kanalı kullanır. Ekipman daha küçük, daha hafif ve daha ucuz inşa edilirken bütün sinyal işlemleri dijital olarak yerine getirilir. Donanım ve operasyonun gerekli 5 GPS alıcısı tek kanal radyo alıcısı ile beş dijital kanal olarak hayal edilebilir. Her görüntüleme özel bir uydudur.[9]

 

Şekil-4.5. Anolog GPS Alıcısının blok diyagramı

 

 

 

Şekil-4.6. Dijital GPS Alıcısı Blok Diyagramı

 

4.3. GPS’in ÇALIŞMA PRENSİBİ

4.3.1. Ranging Mesafe Tayini

GPS’in pozisyon saptaması Time of Arrival (TOA) ranging diye adlandırılan bir görüşe dayalıdır. TOA’nın prensibi bir sinyalin bir noktadan başka bir noktaya gitmesi için geçen süreyle ilgilidir. Zamanı bilinen ve bir doğruda gönderilen sinyal ve zamanı bilinen ve bir sonraki bir doğrudan gelen aynı sinyal TOA ranging’e basit bir örnektir. Gönderme ile alma arasındaki zaman aralığı TOA değeridir.[9]

4.3.2. GPS Ranging

GPS receiver’lar alıcı ve uydular arasında uzaklığı ölçmek için mesafe tayin prensibini kullanırlar. Receiver, daima uyduların yörüngeler üzerindeki yerlerini hafızada tutarlar. Receiver, bir uydudan uçağa ulaşan bir radyo sinyali için geçen zamanı ölçer. Receiver uydunun yerini bildiği için ve radyo sinyali ışık hızında hareket ettiğinden, uyduya uzaklığı hesaplayabilir. Receiver tek yönlü mesafe tayini kullanır. Receiver uydunun tam olarak ne zaman radyo sinyali gönderdiğini bilmeli. Receiver uydu gibi aynı zamanda ürettiği bir sinyal ile uydu sinyalini karşılaştırır. İki sinyal arasındaki zaman farkı sinyalin uydudan receiver’a gelmesi için geçen zamandır.[10]

Her bir uydu zamanı doğru hesaplamak için bir atomik saate sahiptir. Tüm uydular tam olarak aynı zamana sahiptir. Uçaktaki receiver bir dahili saate sahiptir ama atomik değildir. Bu yüzden atomik saatler kadar doğru değildir. Yani receiver’ın uydu gibi tam olarak aynı zamana sahip olması mümkün değildir.

Receiver bir saat ön gerilimi (clock bias) = (D tBİAS) vasıtası ile dahili saatin off olduğunu varsayar. Bu D tBİAS receiver’ın hesaplaması gereken bir bilinmeyendir. D tBİAS receiver zamanı ve GPS zamanı arsındaki farktır. Uçağın pozisyonunu ( latitude, longitude ve altitude ) ve D tBİAS’ı hesaplamak için receiver en az dört uydunun pozisyonunu bilmeli. Receiver, daha sonra tüm uydulara aynı anda uzaklığı ölçer. Receiver bundan sonra dört mesafe denklemi ile aşağıdaki dört bilinmeyeni çözer.

· Latitude (Enlem)

· Lngitude (Boylam)

· Altitude (İrtifa)

· D tBİAS

Bu dört denklem şunlardır:

· ( X1-Ux )2 + ( Y1-Uy )2 + ( Z1-U2 )2 = ( R1-CB )2

· ( X2-Ux )2 + (Y2-Uy )2 + ( Z2-U2 )2 = ( R2-CB )2

· ( X3-Ux )2 + (Y3-Uy )2 + ( Z3-U2 )2 = ( R3-CB )2

· ( X4-Ux )2 + (Y4-Uy )2 + ( Z4-U2 )2 = ( R4-CB )2

Burada Xi, Yi , Zi uyduların koordinatlarını; Ux, Uy, Uz alıcının koordinatlarını; R1, R2, R3, R4 ‘ler dört uydunun Pseudorange’leri ve CB’de saat hatası ( clock bias error ) dır[6].

Yörüngeye oturmuş GPS uyduları üç boyutlu sıralı küreler oluşturan ( yüzey pozisyonlarında olduğu gibi iki boyutlu daireler kullanılmaz ) TOA’nın merkezindeki yayın vericileridir. GPS uydularının gönderdiği radyo sinyalleri PRN ( modüle edilmiş L bandı radyo dalgaları ( PRN ) C / A kodları ( coarse / acquisition codes ) ve sıralı kodları ( P- codes) oluşturur, önceden karar verilebilir 1 ve 0 bitlik veriler onboard saati tarafından üretilir. Ardışık PRN radyo sinyallerinin kesin gönderim zamanını sağlar. GPS uyduları radyo sinyallerini bilinen iki frekansta (L1 ve L2 ) tayf yayma teknikleri yolu ile gönderirler.

Yayınlamasına rağmen, teknik olarak GPS uydularının radyo sinyallerini taşıyıcı bant genişliği C / A kodları için 2 MHz ve P-kodları için 20 MHz dir, taşıyıcının safha değiştirmesi taşıyıcının merkez frekanstan P-code BPSK ( Bi-Phase Shif Keying ) için ±10.23 MHz ve C / A code BPSK için±1.023 MHz güç yaymasına neden olur. Gönderilmiş radyo dalga formları P-kod ve C / A kod modülasyon oranlarında düzenli bir kare dalga fonksiyonu ile basit bir taşıyıcı tarafından taşınan sinyale eşdeğerdir.

GPS uyduları verici istasyonları taşıyıcının BPSK’si ile dijital olarak modüle eder. PM ( Phase Modülasyon ) radyo AM ( Amplitude Modulasyon ) ve FM ( frequency modülasyon) den farklıdır. PM bilgileri genişlik veya frekans taşıyıcı dalgasındaki değişiklikten ziyade taşıyıcı frekanstaki durum değişikliğini modüle ederek taşır. Dijital PRN kodları 0’dan 1’e veya 1’den 0’a değiştiği zaman BPSK taşıyıcı safhasını ters çevirir. Buna ek olarak, GPS radyo gönderim planı diğer bir çoğundan farklıdır. Bunların hepsinde GPS uyduları aynı radyo frekansında yayın yapar. Özel uydu sinyalleri kullandıkları özel eşsiz gönderim kod sırası sayesinde tanınır ve ayrılırlar[10].

4.3.3. GPS Zamanı

Tüm uydular evrensel zamana senkronizedir (Universal Time Coordinated) = (UTC). Uydular bu zamanı receiver’a gönderir. Uydu UTC doğruluğu, yaklaşık olarak 100 nanosaniyedir. Receiver, bir ARINC 429 format üzerinden UTC gönderir. Receiver aynı zamanda ortalama saniyede bir kez en doğru zaman işaretini gönderir.[11]

4.3.4. GPS Çalışma Modları

GPS aşağıdaki modlarda çalışır:

4.3.4.1. Acquisition Mode

GPS, uydu sinyallerini arar ve kilitler. GPS , GPS verilerini hesaplamaya başlamadan önce en az dört uydu bulmalı. GPS , air data inertial reference sisteminden ( ADIRS ) veriler alır. GPS , acquisition modunda iken air data inertial reference unit’den (ADIRU ) aşağıdaki verileri kullanır:

· Present pozition ( mevcut pozisyon )

· Altitude (İrtifa )

GPS bu verileri kullanır ve uydular uçağın bulunduğu pozisyonda mevcut hesaplama için dahili database’i kullanır. GPS , bu veriler ile navigation mode’a almak için daha az zaman alır. GPS , ADIRU verileri mevcot olduğu zaman, uydu sinyallerini elde etmek için yaklaşık olarak 75 saniye geçer. GPS, ADIRU verileri mevcut olmadığı zaman, uydu sinyallerini elde etmesi için yaklaşık olarak 4 dakika (maksimum 10 dakika ) geçer.

4.3.4.2. Navigation Mode

GPS, en az dört uydu elde eder ve kilitledikten sonra navigason moduna girer. GPS navigasyon modunda iken, GPS verilerini hesaplar.

4.3.4.3. Altitude Aided Mode

Dört uydu mevcut ise; GPS, ADIRU inertial altitude ve GPS altitude arasındaki farkı hafızada tutar. GPS, yalnız üç uydu mevcut olduğu zaman, GPS altitude’ü tahmin edebilmek için, inertial ve GPS altitude arasındaki farkı hafızada tutar[12]. Altitude aided modunda; GPS, ADIRU’dan uçak irtifası ve dördüncü mesafe olarak dünya yarıçapının uzunluğunu toplar. GPS yalnız aşağıdaki üç durum olduktan sonra altitude aided mod’a geçer:

· GPS, navigation modunda olduğunda

· Pozisyonu saptamak için yalnız iyi bir geometri ile 3 uydu mevcut olduğunda.

· GPS, inertial ve GPS altitude arasındaki farkı hafızaya depolandığında.

GPS, dördüncü uyduyu görmeye başladığı zaman normal çalışmaya başlar.

4.3.4.4. Aided Mode

GPS, kötü uydu yayın bölgesinde kısa periyotlar ( 30 saniyeden daha az ) süresince aided moda geçer. Kötü uydu yayın bölgesine bir örnek; en az dört uydu mevcut ama uçak yatar ve uydu alıcısı sinyalleri kaybolduğu zamanlar. Aided mod’ta; GPS, ADIRU’dan inertial altitude, track angle ve groundspeed alır. GPS, çabuk bir şekilde tekrar iyi uydu yayın bölgesine geri dönmek için ADIRU verilerini kullanır. GPS çıkışı bu mad’ta NCD’dir. GPS, 30 saniye veya daha uzun süre için bir uyduyu izleyemez ise GPS acquisition mada geçer.[13]

4.4. GPS Frekansları

Uydular, GPS alıcılarına L1 (1575.42 MHz ) ve L2 ( 1227.6 MHz ) frekanslar üzerinden sinyal gönderir. Uydular, izleme istasyonlarına 1783.74 MHz üzerinden uydunun verilerini gönderir. Yükleme istasyonları, 2227.5 MHz üzerinden uydulara bilgi gönderir.[13]

 

4.5. GPS Vasıtasıyla hesaplanan Değerler

GPS’in hesapladığı değerlerden bazıları aşağıdadır:

· Enlem (Latitude)

· Boylam (Longiude)

· İrtifa (Altitude )

· Evrensel zaman ( coordinated ) ( UTC ) (Universal time)

· Tarih (Date)

· Kuzey / Güney hızı (North / South velocity)

· Doğu / Batı hızı (East / West velocity)

· Dikey hız (Vertical velocity)

· Rota açısı (Track angle )

· Autonomous integrity limit

· Uydu pozisyonu (Satellite position)

· GPS durumu (GPS status )[14]

 

  1. GLOBAL ORBITING NAVIGATION SATELLITE SYSTEM (GLONASS)

Rusların geliştirdikleri uyduya dayalı bir seyrüsefer sistemidir. Bu sistem ,dünyanın çevresinde 3 yörünge üzerine yerleştirilmiş 21 aktif, 3’u yedek olmak üzere toplam 24 uydunun fırlatma planı yapılmıştır ancak 19 uydu fırlatılmıştır. Bu uydular yerden yaklaşık olarak 20 000 km uzaklıktadır ve her bir yörüngesel düzlem ekvatora 64.80 açı ile eğimlidir. Her bir uydu 11:15 (saat:dakika) periyodunda bir yörünge izler.

GPS ve GLONASS, yörünge sayıları, uyduların eğimi ve yörünge etrafındaki tam bir dönüş sürelerinin ayni olmaması gibi teknik ve operasyonel farklılıklara sahip olsalar da ayni temel prensipte çalışan sistemlerdir.

5.1. GLONASS’in Teknik Özellikleri

Uydular 24 operasyonel uydu
Dairesel dö
nüşler 11 saat 15 dk
64.80 eğim
3 yörünge

Kullanıcı sayısı Sınırsız

Frekans bandı 1602.5625 ile 1615.5 MHz ±0.5 MHz

Sistem hizmetleri

ve doğruluğu Koordinatlar 100 m (% 95)
irtifa 150m (%95)
Hız vektör bileşenleri 15 cm/s (% 95)
Zaman 1
m s

Sinyal tarama Sinyal tarama zamanı, büyük oranda kullanıcı ekipman


Zamanı performansına bağlıdır. Uydu, 30 sn boyunca S/S amaçlı.
2.5 dakika boyunca uydunun konum bilgisini gönderir.

Kapsamı Evrensel[6]

5.2. GPS ve GLONASS’a Rağmen Yeni Bir Sistem Gereksinimi

Dünyada geçerli iki tane uydu seyrüseferi ağı vardır,yukarıda da anlatıldığı gibi biri Amerika’nın GPS sistemi, diğeri Rusya’nın GLONASS sistemidir. Her ikisi de mükemmel doğruluk ile askeri amaçlı dizayn edilmiş pozisyon belirleme sistemidir. Bu uydu ağları sivil amaçlı kullanılabilir olmalarına rağmen ciddi sorunlara yol açabilecek engelleri taşımaktadırlar;

Bu sebeplerden dolayı GNSS gibi yeni bir sistem oluşturma gereksinime ihtiyaç duyulmuştur. Avrupa 2008 yılına kadar GNSS’in ikinci basamağı olan GALILEO projesi ile kendi kontrol edeceği ve istenilen kesinlikte, güvenilirlikte ve güvenlikte bir sistemi geliştirecektir. GNSS’in birinci basamağı olan EGNOS sistemi de GALILEO sisteminin bir temelini oluşturacaktır. Bundan sonraki bölümlerde bu yeni sistem hakkında ayrıntılı bilgi verilmiştir.[15]

 

 

 

  1. GLOBAL NAVIGATION SATELLITE SYSTEM (GNSS)
  2. GPS’in Amerika Birleşik Devletlerinin tekelinde olması nedeni ve GPS’in öncelikle askeri amaçlı ortaya çıkmış bir sistem olması nedeni ile bazı durumlarda sivil kullanıcıların beklentilerine cevap verememiş olması, uydu yayınının gece ve gündüz belirli aralıklarla kesintilere uğraması GPS ve GLONASS’ın sivil kullanılabilir sistemler olması için önemli düzenlemeler yapılması zorunluluğu getirmiştir. Bu amaçla özellikle taşımacılık hizmetlerinde sivil kullanıcı ihtiyaçlarını karşılamak amacıyla yeni bir sisteme ihtiyaç duyulmuştur. Bu yeni sistem GNSS’dir. GNSS; GPS ve GLONASS’ın temeli üzerine oluşturulmuştur. [5]

    1. GNSS’in ÇALIŞMA PRENSİBİ

Sistem uydulardan gönderilen radyo sinyallerini dünya üzerindeki GNSS alıcılarına ulaşma süresi ve bu süreden mesafenin hesaplanması prensibine göre çalışmaktadır. 3 ayrı uydudan alınan sinyallerle pozisyon belirlenmektedir. Teoride 3 uydudan sinyal almak yeterli o1duğu halde teknik açıdan pratikte gerekli hesaplamaların yapılabilmesi için 4 uydudan sinyal almak gerekmektedir (şekil-6.1). Çalışma frekansı Uluslar arası iletişim Birliği (ITU) tarafından 1559 MHz- 1610 MHz olarak belirlenmiştir.

GNSS 1 kavramı, günümüzde seyrüsefer amaçları için yapılmış GPS, GLONASS. WAAS’ın (Wide Area Augmentation Systems) geostationary uyduları, EGNOS ve MS-SAT gibi uydu servislerinin hepsiyle ilgilidir. Bir GNSS alıcısı, istenilen performans özelliklerini artırmak için bu komponentlerden en az iki veya üç tanesini kullanır.

GPS ve özellikle Standart Yer Belirleme Hizmeti (SPS), bazı sınırlandırmalar taşımaktadır. Bu sınırlamaların çoğu sistemin kendisine özgüdür ancak diğer nedenler güvenlik açısından A.B.D. Savunma Bakanlığınca getiri1miştir. Bu kısıtlamaları giderebilmek için profesyonel sivil ekipman üreticileri bazı ca1ışma1ar sonucunda çözüm yolları bulmuş1ardır. Bunlardan biri, çift frekanslı şifre çözebilen alıcıların kullanımı diğeri ise Differential GPS (DGPS) dir. Sistemin en büyük yetersizliği, belirli aralıklarla kullanıcılara sinyal göndermedeki yetersizliği ki bu günümüz de oldukça kritik bir durumdur. Bu arada kullanıcı sistemin yanlış bilgi ve ya bozu1muş bir sinyal gönderdiğinden haberdar olmayacaktır.[5]

GNSS sistemini, sivil havacılığın ihtiyaçlarına uygun hale getirebilmek ve karşılayabilmek için WAAS ve EGNOS sistemlerinin birincil fonksiyonu 10 saniyeden daha kısa bir sürede gecikmeleri uyarmaktır. Bu sistemler, SPS doğruluğunu sistemin tam anlamıyla çalışırken 100 metrelerden 5 ila 10 metreye getirecek olan WADGPS (Wide Area Differantial GPS) yeteneğini kapsamaktadır.

 

Şekil-6.1.GNSS’in çalışma prensibi

RIMS: Ranging and Integrity Monitoring Station

MCC: Mission Control Centres

Uydu pozisyonlu teknikleri kullanan GNSS, kullanıcılara doğru ve tam zamanında seyrüsefer bilgisi sağlayabilen bir sistemdir. GPS sistemi, pozisyon bilgisini belirleme yeteneğine duyulan ihtiyaç nedeniyle Global Seyrüsefer Uydu Sistemi’ne bilgi sağlayan birimlerden biridir ve sivil kullanıcıların ihtiyacına cevap verecek olan GNSS’in temelini oluşturan bir sistemdir. GNSS aşağıdaki kavramları kapsamalıdır:

• Gerçek zaman seyrüsefer bilgisi

GNSS, doğru ve tam zamanında kullanıcılara sağladığı seyrüsefer bilgisiyle uydu tekniklerini kullanmaktadır. TRANSIT uydu sistemi, pozisyonu belirlemek için çeşitli uydulara geçiş1er gerektirir. Farklı saatlerde farklı yerlerde olan seyrüsefer halindeki bir uçak için yeterli olmayacaktır. Hem GPS hem de GLONASS sistemleriyle anlık pozisyon bilgileri elde edilebilir.

• Seyrüsefer bilgilerinin güvenilirlik kontrolü

Seyrüsefer bilgilerinin doğruluğunu belirlemek için kullanıcılar açısından bazı yollar olmalıdır. GPS uydularından gelen yanlış bilgiyi ancak pistin önünde yere çarpmak üzereyken fark eden bir uçak için düşünülürse telafi edilemez bir hata olacaktır. Bunun için en iyi çözüm ; uçağın çok sayıda uydunun menzilinde olması sonucunda gereğinden fazla pozisyon bilgisinin elde edilmesi ve bu bilgilerin referans bilgilerle karşılaştırılarak hesaplanmasıyla problemin aşılmasıdır.

• Emniyetli seyrüsefer için yeterli doğruluk

A.B.D Ulaştırma Bakanlığı, iniş için yatayda 4.1 m ve dikeyde 0.6 m doğruluk gerekliliğini saptamıştı. Bu doğruluğu harici yardımcılar olmaksızın sadece GPS veya sadece GLONASS’la sağlamak mümkün değildir. Bu nedenle GPS ve GLONASS sistemlerini kullanan GNSS bu yardımcıları içermelidir[16].

6.2. SİSTEM PERFORMANSI İÇİN GEREKLİLİKLER

Mevcut koşullarda karşılaşılan güçlükler, göz önünde bulundurulması gereken bazı koşulların üzerinde durulması ile kavranabilecektir. Bunlar;

• Sivil kullanım için genel hizmet rolü veya ticari amaçlara hizmet verecek olan GNSS’in yakın bir gelecekteki mevcudiyeti önceden tahmin edilmektedir. Bu sistemin vereceği hizmeti şu an sadece GPS sağlamaktadır.

• Kullanıcıların ve hizmet sağlayıcıların sınıflandırılması, GPS’in kullanım tecrübeleri sayesinde anlaşıldığı gibi GNSS’in potansiyel uygulamaları hakkında yapılan senaryolarla belirlenmiştir. Ancak ayrıntılı bir şekilde gereklilikler genel anlamda şekillenmemiştir.

Kullanıcılar, maliyet/fayda ilişkisi sağlanırsa operasyonel ihtiyaçlarının karşılanmasıyla birlikte bu sisteme olan güvenlerini artıracaklardır. Bu operasyonel ihtiyaçlar; sistemin genel hizmeti , ticari işlemler ve keyfi aktiviteler gibi uygulamaların yapısına ve de yardımcı, tamamlayıcı yada kendi kendine yetebilen bir sistem olarak çalışma modu gibi spesifik kuralları içerecektir.

Bu operasyonel ihtiyaçları belirleyebilmek için öncelikle sistem performans ihtiyaçları tanımlanmıştır. Buna göre;

Doğruluk: Sistem, diferansiyel tekniklerin kullanılmasıyla daha fazla hassaslık gerektiren uygulamalarda tüm dünyada oldukça homojen doğruluk sağlayacaktır. Bu da uydu vasıtasıyla kullanıcılara gönderilen sinyaller ve uydu konumlarının lokal hatalarını tespit eden yer istasyonu veya kapsama alanındaki bazı uyduların network sistemini içerecektir.

Bütünlük: Sistem, oluşan hatalar üzerine uygun zaman içinde uyarı verecektir.

Kullanılabilirlik: Sistem yılda bir kez belirli saatler arasında kullanılmayacaktır. Bu aktif uydu sayısının görülmesi için yapılacaktır.

Hizmet sürekliliği: Hizmet sağlayıcılardan sabit mali koşul1ar altında daimi hizmet için verilen bir sözdür[15].

    1. OPERASYONEL İHTİYAÇLARIN BELİRLENMESİ
    2. Avrupa da uydu seyrüseferinin uygulanması ve planlanan yeni sistemin operasyonel ihtiyaçlarının belirlenmesi amacıyla çeşitli paneller düzenlenmiştir.

      RGCSP: The Rewiev of the General Concept of Separation Panel Yol operasyonları için gerekliliklerin gelişimi

      OCP : The Obstacle Clearence Panel

      Terminal sahası için gerekliliklerin gelişimi

      AWOP: The All Weather Operations Panel

      Yaklaşma, iniş ve kalkış için gerekliliklerin ge1işimi

      FANS : Future Air Navigation System

      Okyanus üzeri uçuşlar, yol, kıtalar arası yol, terminal sahası uçuşları ve hassas olmayan yaklaşmalar[3]

    3. OPERASYONEL İHTİYAÇLAR
    4. • Emniyet

      • Kullanılabilirlik

      • Güvenilirlik

      • Hataları uyarma

      • Engellere karşı direnç

      • Uçak tipleri

      • Uçak hızlarının ve davranışlarının alanı

      • Hava koşul1arı

      • Coğrafik ve topografik özellikler

      • Rehberlik sunma

      • Kimlik (identification)

      • Hizmetlerin sınıflandırılması

      • Mesafe bilgisi

      • GNSS sisteminin yer ekipmanlarının yerleşimi

      • Uçuş denetleme

      • Sistem kapasitesi

      • Pist çevresi

      • Azimuth (yatay) rehberlik

      • Yaklaşma

      • İniş

      • Pas geçme

      • Minimum yatay hizmet

      • Yatay pozisyon bilgisinin kullanılması

      • Sinyal koruma

      • Vertical (dikey) rehberlik

      • Yaklaşma

      • Pas geçme

      • Minimum dikey hizmet

      • Dikey pozisyon bilgisinin kullanılması. [4]

    5. GNSS’in EKSİK KALDIĞI NOKTALAR

GNSS, oldukça güçlü ve günümüzde mevcut yer esaslı sistemleriyle çeşitli avantajlar sunmakla birlikte genellikle sistem arızasını kullanıcıya bildirmede sınırlı yeteneğe sahiptir. Buna ek olarak, doğruluğa getirilmiş bir takım sınırlamalar vardır. Doğruluğa getiri1miş sınırlamalar, diferansiyel tekniklerin kullanılmasıyla çözüme ulaştırılacakken , sinyallerin hatalı olduğunu kullanıcıya bildirmedeki yetersizlikler RAIM (Receiver Autonomous Integrity Channel) ve GIC (GNSS Integrity Channel) sayesinde çözülecektir. Bütünlük ve doğruluk problemlerine ek olarak süreklilik ,kullanılabilirlik ve iki ülkenin sorumluluğu ile ilgili sorularda vardır. Süreklilik, planlanmış operasyon süresince kesinti olmaksızın sistemlerin tüm fonksiyonlarını yenine getirebilmesi için tüm sistemin yeterliliğidir. Kullanışlılık, planlanmış operasyonun başlangıcında sistemin fonksiyonlarını yerine getirebilmesi için tüm sistemin yeterliliğini içermektedir. Bu aynı zamanda hatalar içerisinde uçağın pozisyonunu sağlamak için sistemin yeterliliği olarak tanımlanabilir.

Süreklilik ve kullanılabilirlik yetersizlikleri, aşağıda tanımlanan artırım yöntemleri sayesinde çözümlenecektir.[13]

 

6.5.1. Sinyallerin İzlenmesi (Integrity Monitoring)

Menzil içerisindeki uydu sinyallerinin izlenmesi için farklı iki yöntem vardır.

• RAIM (Receiver Autonomous Integrity Monitoring)

Kullanıcıda sinyallerin izlenmesi esasına dayanmaktadır. RAIM’le çok yönlü pozisyon bilgilerinin çözümleri yapılarak karşılaştırılır. Uydudan gönderilen sinyalde bir hata varsa bu çözümler arasındaki farklılıklara bakılarak tespit edilir.

• GIC (GNSS Integrity Channel)

Yer izleme istasyonları network sistemidir. Yer izleme istasyonları, ana kontrol istasyonuna bilgi gönderir. WADGPS’i içerecek olan bu sistemin fonksiyonları;

1. Konumlandırılmış uydulardan alınan GPS sinyallerinin sürekli olarak monitörlerden izlenmesi ve gerçek zamanda doğru bilginin kullanıcıların avionik sistemlerinde yayınlanması,

2. Geostationary uydulara imkan sağlayarak GPS seyrüsefer bilgisinin geçerliliğini arttırmak,

3. Hassas yak1aşmalar için GPS’e imkan sağlanmasıyla doğruluğu artıracak aynı geostationary uydular sayesinde geniş bir alanda farklılıkların düzeltilmesini sağlamaktır.

GIC’nin önemli elemanları uzay ve yer bölümleridir. Yakın bir gelecekte InmarsatIII ile yeterli olacağı beklenmektedir. Seyrüsefer izleme monitörleri ve yer bölümü tarafından üretilen wide area diferansiyel sinyallerini iletir.

Yer Bölümünün bağlı olduğu birimler;

• GPS uydularını, tarama ve izlemeden sorumlu olan network sistemi ile izleme istasyonlarına bağlıdır. Bu istasyonların amacı da menzil içerisindeki geostationary uydularını taramak ve izlemektir.

• WADGPS istasyonlarının kurularak belirlenen pozisyon hatalarının veya düzeltme faktörlerinin aynı bölgedeki kullanıcılara iletilerek GPS doğruluğunun artırılmasını sağlamak,

• Ana kontrol istasyonu,

-İzleme fonksiyonu için yer istasyonları tarafından yapılan ölçümleri toplar. Daha sonra bunları filtreleyerek her bir uydu için sahte menzil hatalarını belirler.

-Wide area diferansiyel fonksiyonu için wide area istasyonları tarafından yapılan ölçümleri toplayarak onları izleme ve seyrüsefer verileriyle birleştirerek feeder line istasyonuna gönderir.

• Feeder Line istasyonu (FLS)

Kontrol,diferansiyel ve seyrüsefer mesajlarını geostationary uydularına göndermekten ve downlink üzeninde kontrol anteni maksadıyla gönderilen sinyalin karakteristiğinin uymasını sağlar.[13]

6.5.2. GNSS Sistem Artırımı

ICAO, Hava operasyonları panelinde (AWOP) sistemin tüm spesifik artırımları tanımlamıştır. Bu artırımlar:

• Uydu sinyalleri için uygulanan diferansiyel teknikler

• Sinyallerin izlenmesinin belirlenmesi

• Eklenmiş menzil kaynakları

• Uyarı sistemleri [4]

6.5.3. Diferansiyel Teknoloji

GNSS’in doğruluğu, ya zamanla karşılaşılan teknik problemlerle ya da Amerikanın güvenlik nedeniyle sivil kullanıcılar için sağladığı SPS hizmetini zaman zaman kesintilere uğratması gibi enstitüsel nedenlerle değişim göstermektedir. Bu problemi ortadan kaldırmak ve sistemin doğruluğunu artırmak için sisteme diferansiyel teknikler uygulanmaktadır.

Bu teknik sayesinde yerde yapılan ölçümler sonucu yapılan düzeltmeler data link vasıtasıyla kullanıcılara mesaj şeklinde ulaştırılır. Düzeltilmiş bilginin uygulanmasıyla kullanıcı, uydu menzil hatasını azaltabilir. Yapılan araştırmalar sonucu 3 farklı diferansiyel teknik ortaya çıkartılmıştır. Bunlar:

• Local Area Differential GNSS (LADGNSS)

Her bir uydu için kod fazlı düzeltmelerin iletimini içermektedir. Düzeltmeler, yer referans noktalarında toplanmış ölçümlerden elde edilir (Şekil-6.2). Yer referans noktası, GNSS sinyallerinin hatalarını saptayabilir ve gerekli hesaplamaları yaptıktan sonra diferansiyel düzeltme mesajlarını data link vasıtasıyla uçağa gönderebilir.

Şekil-6.2. Diferansiyel düzeltme

• Kinematik LADGNSS

LADGNSS’le benzemektedir. Uçağa pozisyon bilgisi için düzeltmeler tek bir yer istasyonundan çıkartılmaktadır. Bununla birlikte düzeltmeler, uydu sinyalinin taşıcı fazı şeklindedir (Şekil-6.3). Bu şekilde uçağın seyrüsefer için interferometric ilkelerini kullanmasına izin verir.

Şekil-6.3. Sinyallerin izlenmesi ve diferansiyel düzeltmeyle

GNSS yapısı

• Wide Area Differential GNSS (WADGNSS)

Veri toplayan yer istasyonlarından oluşan şebekeleri içermektedir (şekil-6). Tipik olarak bu istasyonlar 500 mil(1000 km) ile ayrılmış olabilir. çeşitli yer istasyonlarından toplanan bilgi iletilir ve merkezi tesislerde uydu menzil hata kaynaklarını için düzeltmek için iş1enir. Bu düzeltmeler daha sonra yer toplama alanlarını (geostationary uydular veya yer vericilerinden o1uşan network vb.) kapsayan haberleşme sistemleri kanalıyla kullanıcılara yayınlanır.[5]

6.5.4. Eklenmiş Menzil Kaynakları

Eklenmiş menzil kaynakları ve /veya yörüngeli uydular, GPS ve GLONASS sistemlerine eklenerek WADGNSS mesajlarını iletmek üzere kullanılabilir.[4]

6.5.5. Gerekli Seyrüsefer Performansı (RNP- Required Navigation Performance)

GNSS yüksek bütünlük, güvenilirlik ve doğru seyrüsefer yetenekleri sunacak bir sistemdir. Hava trafik yönetiminde sağlanacak olan değişimle (CNS/ ATM) yeni hava sahası tasarım ihtiyaçları için teknolojinin kullanımını en üst noktaya çıkarabilmek adına RNP kavramını geliştirmiştir. Başlangıçta GNSS, sadece sınırlı uçuş operasyonlarında kullanılacak olmasına rağmen uzun bir zaman periyodunda uluslar arası sivil kullanım için yol, terminal, iniş ve yaklaşma safhalarında ideal olarak kullanılacak bir sistemdir. Uçuşun bu aşmaları için 4 kategoriye ayrılmış performans kriterleri tanımlanmıştır.

• Yol safhasi için:

a. RNP 1 ±1 NM %95
b. RNP 4/5 ±4 NM %95
c. RNP 12.6 ±12.6 NM %95
d. RNP 2O ±20 NM %95

GNSS’in yaygın kullanımından önce genel gelişim dönemi içerisinde ;

• RNP 1 &4 hava sahası, kısa menzilli seyrüsefer yardımcılarının gerekli kriterleri etkili bir şekilde karşılayacak olması sebebiyle kapsama alanını belirtmesi beklenmektedir.

• RNP 4 hava sahasında VOR/VOR veya VOR/DME noktalarının kullanılacağı beklenmektedir.

• Mevcut seyrüsefer yardımcılarının kombinasyonuyla MP 20 olarak belirtilen hava sahası, okyanus veya kıtalar arası kullanılacağı beklenmektedir.

• Terminal sahası için;

Terminal sahasındaki operasyonel ihtiyaçların yol safhasındakilerle aynı olacağı düşünülebilir.

• Yak1aşma ve iniş safhaları için;

GNSS sisteminin tam olarak çalışmaya baş1amasiyla birlikte son yaklaşma noktası veya hava alanı içerisinde yerleştirilmiş herhangi bir yer esaslı seyrüsefer sistemine ihtiyaç olmaksızın hem hassas hem de hassas olmayan yak1aşmalan için openasyonel ihtiyaçları karşılamada tek bir sistemin yeterli olacağı düşünülmektedir.[5]

    1. AVRUPADA GNSS SİSTEM YAPILANMASI
    2. Öncelikle Avrupa da uydu seyrüsefer sisteminin tanınmasıyla birlikte bir takım teknik sorunlar gündeme gelmiş ve bunlar sistematik yollarla sınıflandırılmıştır. Bu sorunların üstesinden gelebilmek ve uydu seyrüseferini başarıy1a gerçekleştirmek üzere daha önce oluşturulan uydu seyrüsefer alt grubu ve ona bağlı 4 görev kuvveti çalışmalarını yeni sistemin kullanımına yönelik değişik senaryolar hazırlamaya yöneltmiştir (Şekil-6.4). Şekil de hazırlanmış olan bu senaryolardan bir örnek görülmektedir.

      Şekilde de görüldüğü gibi 3 blok, GPS esaslı GNSS 1 sistemi , 4. blok ise GNSS 2 sistemi için hazırlanmış olan bir yaklaşımdır.

      GPS ve GLONASS: Bu durumda RAIM’ler hassas olmayan yaklaşmaya kadar kullanıcı ihtiyaçlarını karşılayabilecektir. Hassas olmayan yaklaşmaların dışında hazırlanmış bu senaryolar Cat I için LADGNSS , Cat II/III için LADGNSS veya ILS ya da MLS ‘in çeşitli kombinasyonlarını içermektedir.

      GEOSTATIONARY OVERLAY: Geostationary overlay gelişimi hassas olmayan yaklaşmaya kadar ihtiyaçların karşılanarak, genel sistem performansının eklenmiş menzil ölçümleri ve sinyallerin kontrolünün sağlanmasını içermektedir. Overlay programlar öncelikle hassas olmayan yaklaşma1ara kullanıcılar ve hizmet sağlayıcılar için en erken geçerli maliyet yayarlarını önermektedir. Yer esaslı

      Şekil-6.4. GNSS için hazırlanmış senaryolar

      yaklaşma için GNSS’e (GPS) izin vermektedir. Yaklaşma intersectionları alıcılarda enlem/boylam olarak kayıt edilir ve pilot yak1aşma için GNSS kullanır. Bu kullanıcılara hassas olmayan yaklaşma için avantajlardan faydalanma ,hizmet sağlayıcılar için sistemin çalışmasına yönelik deneyim sağlamaktadır. Kısacası bu program kullanıcılara en düşük maliyetle büyük yarar sağlayacaktır.

      AAIM (Aircraft Autonomous Integrity Monitoring): Bu durum avioniklerin gelişimini içermektedir. Hassas olmayan yaklaşmaya kadar kullanıcı ihtiyaçları, GNSS sensörlerinin board üzenindeki diğer sensörlerle bağlantısı sayesinde karşılanacaktır. Cat I LADGNSS, Cat Il/Ill LADGNSS (Şekil-6.5) veya ILS ya da MLS kombinasyonlarını içerir.

      ESAS SIVIL UYDULAR: Bu yaklaşım GNSS 2’ve geçişi göstermektedir. GPS, GLONASS ve ek1enmiş uydularla board üzerindeki RAIM sayesinde hassas olmayan yaklaşmaya kadar kullanıcı ihtiyaçları karşılanacaktır. Cat I için LADGNSS, Cat II / III için sivil uyduları kapsayan Lokal Area Diferansiyel veya MLS ya da ILS kombinasyonlarını içermektedir.[13], [18], [19]

      Şekil-6.5. Kategoriler

    3. GNSS SİSTEMİNİN GETİRECEĞİ AVANTAJLAR

• GNSS, yüksek bütünlük, yüksek doğruluk, yol, terminal ve hassas olmayan yaklaşmalar, hassas yaklaşma ve iniş operasyonları için evrensel seyrüsefer hizmeti sağlayacaktır.

• Uçak seyrüsefer avioniklerinden bir tanesini kullanarak dünyanın herhangi bir yerindeki tüm hava sahaları içinde seyrüseferini gerçekleştirebilecektir.

• 3 ve 4 boyutlu seyrüsefer doğruluğu ge1iştirilmiş olacaktır.

• Mevcut yer esaslı seyrüsefer yardımcılarına ihtiyaç duyulmaması nedeniyle maliyet tasarrufu sağlayacaktır.

GNSS sistemi daha önce de değinildiği gibi GNSS1 ve GNSS2 olmak üzere iki basamakta gelişime alınmıştır. GNSS1 EGNOS, GNSS2 GALILEO adları ile bilinmektedir. Bu sistemler aşağıda da anlatılacağı üzere benzer birçok sistemlerle ( daha çok GPS ve GLONASS olmak üzere) beraber çalışarak en faydalı hizmeti vermeye çalışacaklardır.[5]

  1. EGNOS ( European Geostationary Navigation Overlay Service, GNSS-1)

Bir Avrupa seyrüsefer uydusunun altyapısını, kara, deniz ve hava kullanıcılarının, operasyon yararlarının püf noktalarının sınıflandırılmasıyla birlikte geliştirmeyi amaçlar. Avrupa Komisyonu , kara ve deniz misyonundan sorumludur; EUROCONTROL’un üye ülkeleri adına havacılık misyonunun savunmasında yetkilidir ve ESA teknik kusurlardan sorumludur.

GNSS’in ilk jenerasyonu olan EGNOS (GNSS-1) şu kombinasyonlardan oluşmaktadır ;

Diğer sistemlerde olduğu gibi EGNOS’ta da uzay bölümü, kullanıcı bölümü ve kontrol bölümlerinden oluşmaktadır (Şekil-7.1).

Şekil-7.1. EGNOS’un bölümleri

EGNOS, GPS ve GLONASS’ın servis bütünlüklerini ve hesaplamalarının doğruluğunu geliştirmede, yani performanslarını ilerletmede rol alır (Şekil-7.2). Bu iki sistem esas olarak askeri maksatlı üretilmiştir ve sonradan sivil kullanıcılara sunulmuştur. Fakat tüm performansları servise verilmemiştir. Buda kullanıcılara güvenli taşıma istekleri için istenilen güvenilir bilgiyi sağlayamıyor demektir. Bu nedenle kullanıcılar bu sisteme destek amacıyla yer destek sistemlerine ihtiyaç duymuşlardır. Bu olumsuzluklar yeni sisteme gereksinim duyulmasına yol açmıştır.[18]

GPS Alıcıları

GPS-GLONASS-EGNOS Alıcıları

Doğruluk

100 M

7.7-4 M

Ulaşılabilirlik

58 - 97%

99 - 99.999%

Güvenilirlik (alarm verme süresinde)

Sadece RAIM. Kesin değil

RAIM+EGNOS güvenilirlik kanalı 6sn’den daha iyi

Süreklilik

1/10000 hours

1/10 000 000 hours

Zamanlama

300 nsec

10 nsec

Şekil-7.2. EGNOS’un Performansa Faydaları

RAIM: mesafe ve güvenilirlik izleme istasyonu

    1. EGNOS’un Servisleri

EGNOS güvenliği arttırmak için üstün seyrüsefer performansına sahiptir;

Havada, denizde ve karada daha güvenli ulaşım sağlamak için dizayn edilen EGNOS, kullanıcılara daha değişik servislerden yararlanma şansı verecek. Bu servisler;

Şekil-7.3. Mesafe Ölçme Servisi

    1. EGNOS’a Yardımcı Sistemler ve Uydular
    2. Tüm taşıyıcı modlarına uygun bir sistem; EGNOS sistemi uçak, gemi, kamyon vb. gibi taşıyıcılara ve benzer kullanıcı fonksiyonlarına uygun belirli sinyalleri temel alır. Bu GNSS’in bir kilit özelliğidir. Benzer sistemler dünyanın çeşitli bölümlerinde geliştirme aşamasındadır, bu sistemlerin servisleri kendilerini eşi bulunmayan, kusursuz bir hava seyrüseferi için adamıştır. Bunlar Kuzey Amerika’da WAAS ve Japonya’da MSAS’dır.

      EGNOS’un diğer bir avantajı da EGNOS kullanıcıları hem GLONASS, hem de GPS uydularından elde edilen dataların birleşiminden de faydalanabilecek olmalarıdır.

      Tüm Avrupa’yı kapsayan bir sistem; Avrupa sahasına ait olan tüm ülkeleri kapsayabilmek için EGNOS sisteminde iki tane Inmarsat-3 uydusu kullanılacaktır (Şekil-7.4). Bir tanesi Atlantik Okyanusunun doğusunda, diğeri Hint Okyanusu üzerine yerleştirilmiştir. ESA tarafından dizayn edilen, bir üçüncü uydu olan Artemis’te (Şekil-7.5) EGNOS sistemine dahil edilecektir. Artemis 2001 yılında Afrika üzerine yerleştirilecektir.

      Şekil-7.4. Inmarsat-3 Uydusu

       

      Şekil-7.5. Artemis Uydusu

      Bu üç uydu tarafından sağlanan bilgiler ile Avrupa dışındaki birçok ülke de EGNOS sisteminin birçok avantajlarından faydalanabilecektir (Şekil-7.6). Afrika, Orta Doğu, Kuzey ve Merkez Asya (örn;Hindistan) ve Latin Amerika EGNOS’un ulaşım alanından en iyi şekilde faydalanabileceklerdir.[20]

       

      Şekil-7.6. EGNOS’un Kapsama Alanı

    3. EGNOS’un Yerdeki Destekleyici Binaları ;

EGNOS sisteminin Inmarsat-3 ve Altemis uydular topluluğu ile bağlantı kuran yer binaları şunlardan oluşacaktır ;

EGNOS hava seyrüseferinde bir yeniliktir; EGNOS havayolları tarafından ana market olarak gösterilmektedir ve hava trafik yönetimi için şekillendirilecektir. Uydulardan sağlanan servisler ile uçağın kokpitinden idare edilen hava trafik kontrol prosedürünün önemli bir kısmı buradan sağlanacaktır. Uçağın hızını düzenlemek, uçaklar arası mesafeyi korumak ve böylece tam bir güvenlik, zaman kazancı, yakıt kazancı ve maliyet giderlerini düşürerek kapasiteyi artırır.

Avrupa hava yönetimi servis sağlayıcıları şunlardır ; İspanya’da AENA, Almanya’da DNA, İtalya’da ENAV, İngiltere’de NATS, Portekiz’de ve İsviçre’de NAV-EP’dir. Bunlar da EGNOS programına dahil edilmektedir ve gelecekte EGNOS uygulamalarında ana rol oynayacaklardır.[14]

    1. EGNOS Transpondırları

EGNOS’tan sağlanacak bilgiler uçuşun birbirini takip eden tranpondırlarda kullanılacaktır. Bu evreler;

EGNOS’u uçuşun bu değişik evrelerinde kullanırken gerekli seyrüsefer ekipmanlarının parça sayısı artacaktır ve ekstra ekipmanlara ihtiyaç duyulacaktır ve bundan dolayı havayolu şirketinin parasal giderleri artacaktır. EGNOS zayıf görüş ekipmanları olmayan uçaklara büyü yatırımlar yaptırmadan bu uçaklara gerekli hizmetleri sağlayacaktır.

Bu seyrüsefer ve pozisyon belirleme sisteminden birçok farklı branşta kullanıcılarda faydalanacaktır. Uçaklar dışında; karayollarında, denizde ve tren yollarında taşımacılık yapan şirketler kendi araçlarının nerede olduklarını her zaman bilebileceklerdir ve aracın ne zaman varıp varamayacağı hakkında bilgi sahibi olabileceklerdir. Böylelikle başka servislerde de kullanılacaktır. Mesela; polis, ambulans ve taksi servislerinde. EGNOS güvenliği artırıcı olduğu gibi, diğer kullanıcılar içinde paha biçilmez bir yardımcı olacaktır. Diğer taşıyıcılar için idare etmede kolaylık yaratacaktır, araçlarının sevkinde ve yerleştirilmelerinde tam bir doğruluk sağlayacaktır. Böylelikle kullanıcılar taşıyıcılarının gecikmelerini, arızalarını müşterilerine ilan edebileceklerdir. [14]

    1. EGNOS’tan GALILEO’ya Geçiş Süreci

EGNOS’un 2003 yılında, GALILEO’nun ise 2008 yılında servise girmesi planlanmaktadır. Bir sistemsden diğer bir sisteme geçişte, yüksek havayolları maliyetleri de göz önünde bulundurularak, ICAO sürekli uzun geçiş periyotları sağlamaktadır (yedi yada sekiz yıl gibi) ve üretim zamanları yatırımlar için yeteri kadar uzun dönemlerden oluşur. EGNOS’tan GALILEO’ya geçiş sürecinin kısa tutulmuş olması, EGNOS un yaşama ümidini kısaltıyor ve böylece yatırıma dönmeyi başarmayı zorlaştırıyor. Bu noktada kabul edilebilir bir çözüm, EGNOS’u GALILEO’nun alışılagelmiş bir parçası gibi bütünleşmesini sağlayabilir ve onun maliyetini 2003 ten 2008 e yayabilir. [20]

 

 

8. GALILEO

GALILEO, EU ve ESA öncülüğünde ve sorumluluğunda başlatılmıştır. GALILEO’nun işletilmesi sivil kontrol altında olacaktır. GALILEO, Avrupa’nın uydu seyrüsefer teknolojisinin ikinci basamağıdır (GNSS-2). Daha önce de belirtildiği gibi bu alandaki ilk basamak EGNOS’tur. EGNOS’un GALILEO’ya entegrasyonu için gerekli tüm detaylar, kurulan stratejilerin içerisinde yer almaktadır. EGNOS’a destek olan diğer sistemler de GALILEO için aynı amacı gütmektedir (şekil-8.1).

Şekil-8.1. GALILEO’ya Destek Olan Sistemler

GALILEO sistemi 21 veya daha fazla uydu içerecektir ve bu uydular dünya çapında kullanıcılara seyrüsefer sinyali sağlayacak ve belirli bir alan ile sınırlı olmayacaktır[9].

Uyduların çoğu MEO (Medium Attitude Earth Orbits) denilen bir dairesel yörüngeye yerleştirilecektir her uyduya bağlı seyrüsefer sistemi gibi GALILEO’da Uzay bölümü, Kullanıcı bölümü, kontrol bölümlerinden oluşacaktır (Şekil-8.2). GALILEO için yere bağlı alt yapı izleme istasyonları global bilgisayar ağını, ortak kurulmuş kontrol sistemlerini ve Dünyanın dört bir tarafındaki kontrol istasyonlarını içerir.

 

Şekil-8.2. GALILEO’nun Bölümleri

GALILEO’nun geliştirilmek istenmesinin gerçekleri şöyle açıklanmaktadır;

8.1. GALILEO’nun Faydaları

8.1.1. Performans : GALILEO’nun performansı şu anki GPS standart pozisyon belirleme servisinden çok daha ileri olacaktır. GALILEO tüm kullanıcılara birkaç metrelik neredeyse yok sayılabilecek kadar küçük hatalarla büyük bir doğruluk sağlayacaktır.

8.1.2. Servis Bölgeleri : GALILEO bir global sistem sağlayacaktır. GALILEO’nun uydu sistemi yüksek enlemlerdeki ülkelerde dahil olmak üzere tüm dünyaya servis vermek için en iyi şekilde kullanılacaktır.

8.1.3. Servis Sınıfları : GALILEO kullanıcılarına en az iki sınıfta servis sunacaktır. İlki temel servis, tüm kullanıcılara (trafikte kullanıma, dağcılara, seyahate çıkanlara ve özel kullanımı olmaya kullanıcılara) ücret talep edilmeden hizmet veren servistir. Herhangi bir garanti verilmez. Diğer servis ise “Controlled Access Service (CAS, Kontrollü Giriş Servisleri)”dir. Bu servis ulaşılabilirlik ve sorumluluk garantisi verilerek hizmete sunulacaktır. CAS sadece kayıtlı kullanıcılara servis verecektir. Bu kullanıcılar aldıkları servis karşılığı para ödemesi yapacaklardır.

8.1.4. Servis Garantisi : Kullanıcıların talep ettikleri bazı servisler çok kritik güvenlik ihtiyacı gerektirir. Bu kritik ihtiyaçların belgelendirilmesi ve uluslar arası standartlaştırılması gerekir. Bu tür kritik talepler için GALILEO ilgili performansı ve servis garantilerini yerine getirebilmek için ihtiyaç duyulan gereksinimleri karşılayacaktır. Böylelikle tüm kullanıcılara ihtiyaç duydukları garantiyi sağlayacaktır.

8.1.5. Maddi Borçluluk : Ücretli servisin kayıtlı kullanıcıları herhangi bir sistem hatasından dolayı bir maddi zarara girdiği taktirde bu zararı servis kullanıcıya tanzim edecektir.

8.1.6. İşbirliği ve Yardımlaşma : Gelecekte sadece GALILEO ve GPS sistemleri kendi başlarına olacaklardır. Kullanıcılar için maksimum yarar sağlamak amacı ile işbirliği ve yardımlaşma içerisinde olacaklardır. Her iki sistemin sinyallerini de kullanan bileşim, kesin sonuç istenen talepler için istenen performans basamaklarını başarmak için çok önemlidir.

Sahip olduğu performansı, servis garantisi ve maddi borçluluğu ayarlaması, GALILEO’nun market ihtiyaçlarına yeni bir şekil kazandırmıştır. Yani yeni pazarlar ortaya çıkartmıştır.

Başka bir deyişle, GALILEO sistemi küçük ve ucuz kişisel alıcılarla her kullanıcıya çok az bir hatayla (birkaç metre) kendi pozisyonunu bildirebilecek şekilde hizmet verecektir. Bunu GPS’ten sağlanan bilgilerin 100 m’ye kadar hatalı cevap verme olasılığı ile karşılaştırabiliriz. Buna ek olarak sinyal yayımının sürekliliği ve devamlılığı tam bir güvenirlik sağlayacaktır ki bu GPS’te olmayan bir özelliktir. EU’nun GALILEO projesi, ESA’nın yardımıyla en az 20 uydu serisi fırlatmayı amaçlıyor. Bu uydular tüm dünyayı baştan başa sarmak amacıyla yörüngeye 20.000 km arayla yerleştirilecek ve yer kontrol sistem ağıyla izleyecektir.

GALILEO bu on yılın sonunda tüm kullanıcılara dünyanın her köşesinden talep edilen hizmeti sağlayacak ve bu kullanıcılara bir sürü avantaj sağlayacaktır. Çip teknolojisinin ilerlemesi sonucu tüm kullanıcılar denizde, karada ve havada kendi taşıyıcılarının pozisyonlarını takip edebilecekler ve durumlarını belirleyebileceklerdir.

GALILEO hava trafik yönetiminde bir devrim başlatacaktır. Günümüzde taşımacılıkta kullanılan sistemlerin yetersizliği ve kontrol dikkatinin artırılma gereksinimi duyulan bu sektörde GALILEO güvenirliği ve kaliteyi artırıcı bir etken olacaktır. Bu sistem uçuş gecikmeleri hususunda takdir edilir bir azalmayı sağlayacaktır.

GALILEO programı, Birleşmiş Milletlere ve Avrupa’ya, gelecek yirmi yıl için GNSS-2 sisteminin tespiti ve tayinini beraber yapma fırsatı verecek ve bu program kullanıcılar için daha iyi bir servise öncülük edecek ve halk bütçesindeki baskıyı azaltacak.[9]

8.2. GALILEO’nun Uygulamaları

8.2.1. Pazar

Uydu pazarı sadece miktar olarak değil çeşitlilik olarak ta oldukça büyük bir pazardır. Avrupa’da uydu seyrüsefer pazarının 2005-2025 yılları arasında ki kullanıcı donanımları 88 milyar € olarak tahmin edilmektedir. Aynı periyot içerisinde servis pazarı 112 milyar € olarak tahmin edilmektedir. GALILEO tarafından yaratılan, Avrupa donanım endüstrisi 70 milyar € oranında tahmin edilmiştir. Toplam pazarı göz önünde tutacak olursak 270 milyar €’dır. Gelecek yıllarda önemli sayılabilecek bir büyümeyle pazar gelişecektir.

Son yılarda yeni pazarlar yaratılmıştır. Bu sektöre ilgi sivil havacılık ve denizcilik sektörlerinin yanı sıra yol ve trafik vb. gibi uygulamalara kaydırılmaya başlanmıştır.

Pazar hacmini %77’sinden fazlası yol trafik segmentindedir. Sivil havacılık, denizcilik ve demiryolu uygulamaları her biri için %1 olarak tahmin edilmektedir fakat GALILEO servislerinin sertifikasyonu kendi payları ile artacaktır.[9]

8.2.2. Yol Uygulamaları

Avrupa’da artan araç sayısı ve yükselen trafik zararlarına karşı, yer bazlı yapıların adaptasyonu için gerekli kaynakların sınırlılığı ile yüz yüzedir. Trafik yönteminin geliştirilebilmesi için gerekli altyapı, uydu seyrüseferi ve yer tespit servisleri üzerine kurulmuştur. Uydu bazlı trafik yöntemi, kullanıcıya günlük trafik ve meteoroloji bilgisi sunmaktadır. Kullanıcının göstergeleri bu bilgiler kendi bilgi tabanıyla birlikte kullanacaktır. Bunu kullanırken gidilecek yer ve kişisel seçimi esas alan optimum mesafe hız bilgileri sunacak bu bilgi tabanını kullanacaktır.

Arabalara ve kamyonlara uydu pozisyon belirleme datalarını ve trafik datalarını birleştiren cihazlar donatılmaya başlanacaktır. Bu sayede sürücüler trafik sıkışıklıklarına yakalanmayacak ve yolculuk sürelerini %15 ila %25 arasında azaltabileceklerdir. Böylelikle petrol tüketimini de azaltacak ve hava kirliliği düşecektir. İlk yardım servisleri tehlikede bulunanları daha kolay tespit edecek ve daha çabuk yardım sağlayabilecekler. Taşıyıcı şirketler araç ve konteynırlarının daha iyi izleyebilecekler ve müşterilerini gecikme hakkında veya herhangi bir olumsuzluk anında haberdar edebileceklerdir. Savaş suçlarına karşı daha etkili ve çabuk müdahale edilebilecektir (gizlice yerleştirilen araçlar veya silahlar gibi). Bu talep listesi gün geçtikçe daha da artacaktır.

Uydu seyrüseferi ile desteklenen trafik kontrolü özel alanların yol networklarına girişi sınırlandırmışlardır. Lisans veya ücret ödeme ile elde edilebilecek olan girişler, kullanıcı tipi, araç tipi ve zaman dilimine bağlı olacaktır. Bu sistem de şehirlerdeki istenmeyen trafik artışını ve sıkışıklığını düşürecek etkili bir araçtır.

GALILEO’nun sunacağı acil arama sistemi mutlak pozisyon bilgisi sağlayacaktır.

8.2.3. Araçlar Dışındaki Uygulama Alanları

Tarımda uydu seyrüseferi gübre kullanımını ve böcek zehiri kullanımını azaltmak ve verimini artırmak için kullanılır. Bu teknolojiye “precision farming” (doğru çiftçilik) adı verilmiştir.

Uydu durum belirleme işlemi karadan uzak deniz araştırmalarında büyük bir rol oynar. Bu taleplerin titizce tahsilatı için yeteri kadar iyi bir oprasyon ve servis platformu sağlar.

Ölçüm ve jeoloji alanındaki talepler bugünlerde yaygın bir durumdadır. Uydu teknolojisi uygun artırımlar ile barajlarda milimetrik olarak deformasyonları saptamada yardımı olabilir.

Uydular sadece konum belirleme sinyallerini değil, ayrıca global aman referanslarını da sağlar. Timing market olarak adlandırılan zamanlandırma pazarı çoğunlukla iletişim sistemlerini senkronize bir hale getirmek için ve güç plantlerinin standart frekans ayarlarının yapılabilmesi için hızlı bir şekilde geliştirilmeye çalışmaktadır.

 

8.2.4. Sivil Haavacılık

Uydu seyrüsefer uygulamaları en kısa rotayı belirleme, basitleştirilmiş syrüsefer prosedürleri uyarınca hava alanlarına basit giriş sağlamak amacıyla uygu iletişim sistemleri ile birleştirilmiştir.

GALILEO, CAT1’in gereksinimlerine göre havaalanlarına yaklaşımı ve inişi mümkün kılacaktır. Aynı zamanda yolcu güvenliğini artıracak ve yer bazlı altyapının maliyetini önemli ölçüde azaltacaktır.

8.2.5. Denizcilik Sektörü

Denicilik sektöründe uydu seyrüsefer sistemi deniz seyahatinin her aşamasındaki denizcilik seyrüseferine uygulanabilir. Balık sürülerinin belirlenmesinde, konteynırların rotalarının belirlenmesinde ve denizcilikle ilgili tehlikeleri (fırtına gibi) belirlemede kullanılır.

8.2.6. Demiryolları

Demiryolları aşamaları henüz erken aşamadadır. Buna rağmen tren operatörleri, GALILEO’nun filo yönetimi ve tren kontrolleri için en uygun yöntem olacağını öngörmektedirler. [9]

8.3. GALILEO’YU DESTEKLEME AMAÇLI PROJELER

GALILEO fazının tanımlanmasını destekleyen diğer projeler;

8.3.1. GALA ( GALileo Architecture definition)

GALA , ana EC kontratıdır. 27 milyon Euro ya mal olmuştur. GALILEO için görev belirleme , global yapısını ve sistem ayrıntılarını sağlar. Yapısal dizaynı tamamen düzenli olmasını ve kolayca anlaşılmasını sağlama almak için , planlanmış GALILEO endüstriyel fazı esnasında , ara yüzeyi diğer aktivitelerle kapatır. GALA endüstriyel birliği , idare ettiği Fransız ALCATEL SPACE INDUSTRIES ile atmışı aşkın Avrupalı şirketi tamamlıyor.

8.3.2. GalileoSat (GALILEO Space Segment and related Ground Segment )

ESA GalieoSat’ın 20 milyon Euro değerindeki tanımlama kontratı, GALILEO uzay segmentinden oluşan tanımlamalar ve onun yer sistemleri üzerinde çalışıyor. GalileoSat endüstriyel birliği Alenia Aerospazio ya liderlik ederek 50den fazla Avrupalı ikinci sınıf müteahhitti içeriyor. GALILEO yayınlarını tamamlayan diğer üç EC’un adres sözleşmesi yayınlanıyor.

8.3.3. GEMINUS (GALILEO Europen Multimodal Integrated Navigation User Service)

GEMINUS çalışması karşılaşılan uluslar arası abonelerin gereksinimlerine göre GALILEO Servisinin niteliklerini tanımlıyor. Proje örnekleri, gerekli çalışmaların durumları sayesinde , ayarlayıcı ve kar amaçlı operasyon çevresi GALILEO’nun başarısını sağlama almak için çalışacak. GEMINUS birliği RACAL tarafından yönetilecek.

8.3.4. INTEG (INTegration of EGNOS into GALILEO)

1965 ten bu yana GNSS alanında uzmanlık ve bir GPS ve GLONASS artırım sistemi inşa etmek için , Avrupa’dan izinli EGNOS programının çalışmaları sürmektedir. Tarafsız INTEG çalışması , bağlantısız olarak EGNOS tan GALILEO ya teknik , ekonomik , operasyonal ve endüstriyel görüş noktalarında destek olacaktır. INTEG birliği ALCATEL SPACE INDUSTRIES tarafından yönetiliyor.

 

8.3.5. SAGA (Standardisation Activities for Galieo)

SAGA (Standardisation Activities for Galieo) , GALILEOnun operasyonal fazındaki devamlı standart aktivitelerin zeminini oluşturmaktadır. Kuruluş ile birlikte, Uluslar arası Kitleler sayesinde, dünya çapında kabul ve GALILEO ile diğer GPS veya GLONASS ve SAGA gibi sistemler arasındaki uluslar arası işbirliği , GALILEO’nun Avrupa içi ve dışına adapte olması için standartlara katkıda bulunuyor. SAGA standartları , güvenliği sağlama almaya yardımcı olacak , trafik operasyonlarının verimliliğini arttıracak ve tıkanıklılığı ve çevresel zararları azaltacak. SAGA birliği SEXTANT Avionique tarafından yönetilmektedir.

8.3.6. Support Activitıes

Aşağıda deyinilen diğer iki sözleşme Avrupa Komisyonu tarafından GALILEO Programının yapısı içinde belirtildi.

GENESIS, GALILEO programının diğer bir destek aktivitesidir.

8.3.6.1. GUST (GALILEO User Support Transport)

8.3.6.2. SARGAL (study for Search And Resque in GALILEO)

Bu konsorsiyum , Sofreovia tarafından yönetilmektedir ve Thomson-CSF DETEXIS ’i ve International Institue of Air ‘i içerir. Space Law (uzay kanunu), Search And Rescue (SAR) servisini, GALILEO uyduları sayesinde incelenmektedir ve bu servisleri yeni neslin oluştura bileceği sıkıntıları destekleyen bilgiler için , veri bağlantılarının yardımıyla , bu günkü geri kalan , ilerleyen 406 MHz dalgayı yayarak, genişletmeye çalışıyor.

Proje Ocak 2000’nin başlarında başlatılmıştır. Bütün ihtiyaç duyulan , bu günkü (tahsis edilmiş-SAR) COSPAS-SARSAT uydularının GALILEO telafi edilen veya teklif edilen zamdan , teknik , enstitüsel ve operasyonel çıkışları kayıt ediyor. [13]

  

8.4. GALILEO’nun Makro-Ekonomik Kazançları

GALILEO’nun Makro-Ekonomik kazançları ;

Sonuçları doğrultusunda ortaya çıkacaktır.

KPMG tarafından iki farklı senaryo araştırılmaktadır;

Birinci senaryo GPS ve GALILEO’nun eş zamanlı işletilmesidir. İkinci senaryo ise yalnızca GPS’in işletilmesi ile ilgilidir. Makro-Ekonomik kazanç GALILEO’nun işletim ücreti ve uygulamaların tahmini üzerine kuruludur. Bu kurulan senaryolar birbirine uygun iki jenerasyonun 2005 ile 2025 yıları arasındaki bir peryodu kapsamaktadır.

8.4.1. Donanım Satışı

Donanım satışı, kullanıcılar kadar üreticiler ve servis sağlayıcılara da ekonmik kazanç sağlar. Ürünlerin servis kazançları onların satılan ücretlerinden daha fazladır.[9]

8.4.2. Gelişim Yapı ve GALILEO’nun işletilmesi

GALILEO 20.000 civarındaki iş kolunu direkt olarak etkilemektedir ve en az bu kadar iş kolunu da dolaylı yollardan etkilemektedir.[21]

8.5. GALILEO’nun POLİTİK BOYUTU

8.5.1. Hakimiyet

GALILEO Avrupa’ya kendi trafik yönetimindeki otoriteyi sağlaması için bir anahtardır. Bu sistem kritik servislerdeki sivil kontrol olarak adlandırılabilir.

 

8.5.2. Trafik Altyapısı

Uydu seyrüseferi gelecekteki telematik sistemlerinde ana rolü oynayacak ve bu ayede trafik alt yapısı ve entegre bilgiler geleceğin gerekli olmayan parçalar olacak.

8.5.3. Makro-Ekonomik Kazanç

GALILEO Avrupa bünyesindeki ekonomi ve ticaret için çok büyük politik öneme sahiptir. Bunun nedeni de GALILEO’nun çok büyük ölçülerde Makro-Ekonomik kazanç yaratmasıdır.

8.5.4. Standartlaştırma

GALILEO uluslar arası arenada geliştirilecek ve Avrupa’nın önderliğinde, işbirliği ve standartlaştırma için bir iyimserlik sağlayacaktır.[13]

8.6. GALILEO Programı

Bugünkü güncel planlamaya göre, GALILEO 2005’tebaşlatılacak olan sinyal transmisyonu ile en son 2008’de tamamen işletilebilir olacaktır (şekil-8.3).

Zaman-Pazar grafiği GALILEO’nun test programındaki ticari başarısı için önemlidir. Bu test programı 3 ila 5 uydu ile gerçekleştirilecek ve bu seri üretimleri (sinyal bazında) ve geri kalan uyduların yayılma fazlarını kat kat artıracaktır.[13]

Program Kararı

Netlik Kazandırma

Geliştirme Fazı

Onaylama ve Test Fazı

Gelişmesi ve Yayılması

Operasyona Başlama

Şekil-8.3. GALILEO’nun Gelişme Programı

8.7. GALILEO’nun ULUSLAR ARASI ALANDA Kİ İŞBİRLİKLERİ

8.7.1. U.S.A.

US ve Avrupa arasında sahip oldukları sistemler (GPS, GALILEO) arasında genel bir fikir bağlılığı vardır. Bu iki bağımsız fakat birbirleriyle uyumlu sistem GNSS’in performansını ve sağlamlılığını geliştirilecek ve bu iki sistem potansiyel olarak seyrüseferin güvenlik talepleri için yegane anlam olmasını sağlayacak.

8.7.2. Rusya Federasyonu

Rusya Federasyonu EU’ya global uydu seyrüsefer sisteminin state-of-the-art’ını geliştirmek amacıyla müşterek bir yaklaşım önerisinde bulunmuştur. Bu yaklaşım GLONASS’ın sivil kontrolün denetimi altındaki bir sistemin transformasyonunu temel alabilir. Bu, GPS için bağımsız bir tamamlayıcı olacak ve GALILEO içinde gitgide gelişimi artırıcı bir faktör olacaktır. Bu işbirliği bilhassa uzay sahası birlikteliğindeki endüstriyel ortaklığa, kullanıcı servisleri ve teçhizatındaki kadar iyi bir şekilde , yeni bir basamak daha ekleyecek

8.7.3. Diğer Ülkeler

Diğer bazı ülkeler, EU’nun GNSS-1 (EGNOS) ve GNSS-2 (GALILEO)’den sağladığı faydalarla işbirliğindeki çıkarlara iştirak etmişlerdir. Bu iskelet altında şu ülkelerle kontak kurulmuştur; Orta ve Doğu Avrupa, Türkiye, İsviçre, Antarktika, Afrika, Kuzey Amerika, Kanada, Avustralya, Hindistan, Japonya, Çin ve Kore. Bu ülkelerin GALILEO’nun global kabulünde önemli rol oynamaktadır. GALILEO’nun ticari başarısında önemli bir katkıda bulunmaları beklenmektedir.[13]

 

8.8. GALILEO’nun GPS’e GÖRE ÜÇ ALANDAKİ YENİLİĞİ

8.8.1. Ana Kaynak Olma Özelliği

GALILEO sivil kullanıcılar için garantisi yükseltilmiş yeni bir devir müjdeleyen uluslar arası bir sistem olacak. GALILEO, GPS ten sağlanan servis seviyesini eşleyerek, zamanlama ve yerleştirme sistemleri için daha ekonomik kalite testi sunacaktır.

8.8.2. Teknoloji

GALILEO uzay bazında ve yer bazında elektronik ve telekominasyon için şaşırtıcı bir sıçrama zemini olacaktır. Bu programı yerine getirme ve maliyeti indirmede ön şartlardan biri olacaktır. Uydu takımı 20 yada 30 uydu dan oluşacak. Uzay ve yer segmenti ödenek fonksiyonu optimize edilmeli ve bu GPS den farklı olmalıdır. Örnek olarak, yer segmenti zemin kontrolünü elinde bulunduracak ve zamanlama sistemi de farklı olacaktır: bu zaman ve pozisyon tespiti yeteri kadar kolay olmayacaktır; bu, verileri yayma yeteneği de bu işlemin en can alıcı noktası olacak. İşte, GALILEO bu ekonomik büyüme girişimine yardımcı olacak olan yenilik merkezi olacaktır.

8.8.3. Organizasyon

GALILEO , benzer çeşitlerinden ilk geniş çaplı pan-Europen altyapılardan biridir. Gerçekten, GALILEO büyük bir kullanıcı çeşitliliğini, servisleri, acentaları ve bayileri kapsamak için Avrupa’nın ötesine uzanacak ve yenilik, kalite testi sistemleri, doğru proje organizasyonu ve özel ortaklık anlaşmalarının gelişimi üzerinde olacak.[21]

 9. SONUÇ

Günümüzde küresel konum belirleme sistemleri GPS ve GLONASS’tır. ABD’nin geliştirmiş olduğu GPS uyduya dayalı konum belirleme sistemlerinin standartlarının belirlenmesinde öncülük etmiştir ve belli bir pazar payı elde etmiştir.

Rusya Federasyonu’nun geliştirmiş olduğu GLONASS sistemi ise kısıtlı ayıda uyduyla hizmet vermektedir. Sistemin tamamlanabileceği düşünülmektedir.

Bazı Avrupa ülkeleri tarafından geliştirilmekte olan GNSS projesi iki aşamadan oluşmaktadır. GNSS-1, EGNOS olarak bilinir ve GNSS-2’nin temelini oluşturur. GALILEO ismiyle de bilinen GNSS-2 projesi uzay, kontrol ve kullanıcı kısımlarından oluşan ve en son geliştirilme aşamasında olan Uyduya Dayalı Konum Belirleme sistemidir. GALILEO düşük maliyet ve yüksek güvenirlik sağlayacaktır. Aynı zamanda GALILEO bağımsız bir sistem olarak ta çalışabileceği gibi, GPS uydularından da bilgi sağlayabilecektir. GALILEO’nun gelişimi ile Uyduya Dayalı Konum Belirleme sistemleri ABD ve Rusya’nın tekelinden alınmış olacaktır. GALILEO diğer sistemler gibi askeri amaçlı değil sivil kullanıcılara hizmet vermek amacıyla tasarlanmaktadır. GALILEO’nun gerçekleşme sürecinde çeşitli aşamalar geçildikçe oluşan imkanlar hizmete sunularak kullanım güvenliği ve kalitesi arttırılmaya çalışılacaktır, bunu da EGNOS’un GALILEO’ya oluşturduğu alt yapı destekleyecektir

 

  

KAYNAKLAR DİZİNİ

  1. ŞAHİN, K., UÇAKLAR ve HELİKOPTERLER, İnkılap Yayın evi, İSTANBUL, 1999.
  2. Commission of The Europen Comminities, Communication From The Commission to The Council and The European Parliament, Brussels, 1998.
  3. European Comission, GALILEO, European Project on Positioning by Satellite
  4. CNES, GALILEO, GLONAS, GPS, 1999
  5. NASA, GNSS, 1998
  6. HOFFMANN, B., LICHTENRGGER, H. and COOLINS, J., Global Positioning System: Theory and , Practice, Austria, New York, 1994.
  7. USANMAZ, Öznur, GPS’in HAVACILIKTA KULLANILMASI, Mühendis ve Makina, Aralık 1999.
  8. http://www.nautechgps.com/supply/equipment.asp
  9. Eurocontrol, GALILEO, GNSS, GPS, 1999.
  10. EREN, K. ve UZEL, T., GPS ÖLÇMELERİ, Yıdız Teknik Üniversitesi Matbaası, İSTANBUL, 1995.
  11. http://www.alcatel.com
  12. http://www.satnauresources.com/courses.htm
  13. http://www.galileo-pgm.org
  14. http://space.com.grc.nasa.gov
  15. http://www.m.hennamoun@qut.edu.au
  16. http://www.dostlar@odtü.edu
  17. http://www.HildegardFISCHER@cec.eu.int
  18. CNES, EGNOS, 1999
  19. http://www.eurocontrol.fr.
  20. Eurocontrol, EGNOS, 1998
  21. Cnes Magazine, AUGUST 1999.