GNSS (Global Navigation Satellite System), dünya yörüngesindeki uyduların yaydığı zaman sinyallerini kullanarak alıcı cihazın üç boyutlu konumunu hesaplayan sistemlerin genel adıdır. Çalışma prensibi trilaterasyon'a dayanır: en az dört uyduya olan mesafe ölçülerek alıcının enlem, boylam, yükseklik ve zaman bileşenleri çözülür.
Küresel uydu seyrüsefer sistemleri
- GPS (ABD, 1995): 31 aktif uydu, ortalama 20.200 km yörünge yüksekliği. L1 (1575,42 MHz) ve L2 (1227,60 MHz) frekansları sivil ve askeri amaçlarla kullanılır.
- GLONASS (Rusya, 1995/2011): 24 uydu, FDMA tabanlı sinyalleme; yüksek enlemlerde GPS'i tamamlar.
- Galileo (AB, 2016): 30 uydu kapasitesi, sivil odaklı sistem; 1 metre altı doğruluk hedefler. High Accuracy Service (HAS) 2023'te başladı.
- BeiDou (Çin, 2020): 35 uydu; küresel tam kapsama. MEO + GEO + IGSO yörünge karışımı kullanır.
- Bölgesel: NavIC (Hindistan), QZSS (Japonya).
Çok sistemli (multi-GNSS) alıcılar tipik olarak görüş alanındaki uydu sayısını ikiye-üçe katlayarak şehir kanyonu, ağaç altı gibi zorlu ortamlarda konum doğrulaması ve süreklilik sağlar.
Doğruluk seviyeleri
- Bağımsız (standalone) GNSS: 2–10 m yatay doğruluk; çok yollu yansıma ve atmosferik gecikme nedeniyle doğal hata payı taşır.
- SBAS (WAAS, EGNOS, MSAS): Geosenkron uydular üzerinden yayınlanan diferansiyel düzeltmelerle 1–3 m doğruluk.
- DGPS: Sabit referans istasyonlarından alınan düzeltmelerle 0,5–2 m.
- RTK (Real-Time Kinematic): Taşıyıcı faz tabanlı düzeltmelerle 1–2 cm doğruluk; jeodezi, hassas tarım, makine kontrolünde kullanılır.
- PPP (Precise Point Positioning): Hassas yörünge ve saat bilgileriyle yakınsama sonrası 5–20 cm.
Doğruluğa yaklaşırken HDOP (yatay seyreltme), uydu görüş geometrisinin etkisini ifade eder; HDOP < 2 değerleri "iyi" kabul edilir.
Yardımcı GNSS (A-GNSS)
Mobil cihazlarda A-GNSS, hücresel ağ üzerinden ephemeris/almanak verisi indirerek soğuk başlangıç süresini (TTFF, time-to-first-fix) saniyelerle ölçülen seviyeye indirir. Standalone GNSS'in TTFF'si 30–60 saniye olabilirken A-GNSS ile 1–5 saniyeye iner.
Coğrafi sınır (geo-fencing)
Geo-fencing, sanal bir coğrafi alan tanımlayarak bu alana giriş/çıkış olaylarının tespit edilmesidir. Tipik uygulamalar; saha personeli zaman damgalama, varlık güvenliği, otomatik görev tetikleme. Polygonal (köşeli) ve dairesel olmak üzere iki yaygın geometri kullanılır; içeride/dışarıda testi ray casting veya Haversine mesafe formülüyle yapılır.
Kablosuz varlık takibi
Uzun ömürlü, düşük maliyetli varlık etiketleri için ölü-pil ve enerji-bütçesi optimizasyonları kritiktir.
- NB-IoT (3GPP Release 13, 2016): 200 kHz dar bant, ~20 km menzil, derin bina içi penetrasyon. Sabit ve hareketli olmayan varlıklar için.
- LTE-M (Cat-M1): 1,4 MHz, daha yüksek bant ve hücre değişikliği desteği; hareketli varlıklar için.
- LoRaWAN: Lisanssız ISM bantları (868/915 MHz), 2–15 km, çok düşük güç. Yıllık pil ömürlü etiketler için tipik tercih.
- BLE (Bluetooth Low Energy): Yakın menzilli (1–50 m) yer tespiti; RSSI tabanlı yaklaşıklama veya AoA/AoD ile 1 m altı.
Standartlar ve veri formatları
GNSS alıcı çıkışında NMEA 0183 protokolü endüstri standardıdır; GGA, RMC, GSA, GSV cümleleri konum, hız, uydu sayısı ve sağlık bilgisini taşır. Coğrafi koordinatlar genellikle WGS 84 (1984) datumunda ifade edilir; harita uygulamaları arası uyum için EPSG:4326 kodlu bu sistem yaygındır. Türkiye'de büyük ölçekli haritalama uygulamalarında TUREF (TM30/TM33/TM36) projeksiyonları kullanılır.