Navigasyon Nedir? Araç Navigasyonu Nasıl Çalışır?

Navigasyon, aracın bulunduğu konumun belirlenmesi ve sürücünün hedeflediği noktaya uygun bir rota üzerinden yönlendirilmesi amacıyla kullanılan sistemlerin genel adıdır. Günümüzde araç navigasyon sistemleri, uydu tabanlı konum bilgisini araçtaki sensörlerden ve dijital haritalardan elde edilen verilerle birlikte kullanabilir.

Araçlarda kullanılan navigasyon sistemi yalnızca gidilecek yönü göstermekle kalmaz; aracın mevcut konumunun belirlenmesi, rota oluşturulması ve sürüş sırasında konumun takip edilmesi gibi işlemleri de gerçekleştirir.

Araç Navigasyonu Nedir?

Araç navigasyonu, uydu navigasyonundan elde edilen konum bilgisinin araçtaki diğer sensörler ve dijital harita verileriyle birlikte değerlendirilmesiyle sürücünün yönlendirilmesini sağlayan sistemdir.

Özellikle uydu sinyalinin geçici olarak zayıfladığı veya kesildiği durumlarda araçtaki hareket ve yön bilgileri navigasyon sisteminin konum tahminine yardımcı olabilir. Kullanılan yöntem ve sensörler aracın navigasyon sisteminin yapısına göre değişebilir.

• Uydu navigasyonu: GPS/GNSS anteni ve alıcısı aracılığıyla uydulardan alınan sinyaller kullanılarak aracın konumu belirlenir.
• Birleşik navigasyon: Uydu verileri; araç hızı, tekerlek hız sensörleri, yön ve hareket sensörleri gibi araçtan elde edilen bilgilerle birlikte değerlendirilebilir.

GPS Nedir?

GPS (Global Positioning System), uydulardan gönderilen radyo sinyallerini kullanarak dünya üzerindeki bir alıcının konumunun belirlenmesini sağlayan küresel uydu konumlandırma sistemidir.

GPS, ABD tarafından işletilen küresel uydu navigasyon sistemidir. Araçlarda bulunan GPS/GNSS alıcısı, görüş alanındaki uygun uydulardan gelen sinyalleri değerlendirerek aracın konumunun hesaplanmasına yardımcı olur.

GPS uyduları Dünya çevresindeki yörüngelerinde hareket eder ve sürekli olarak zaman ve yörünge bilgileri içeren sinyaller yayınlar. Alıcı, birden fazla uydudan gelen sinyallerin ulaşma sürelerini değerlendirerek konum hesabı yapar.

GPS ile Konum Nasıl Belirlenir?

GPS alıcısının konum belirleyebilmesi için birden fazla uydudan sinyal alması gerekir. Uyduların bilinen konumları ve sinyallerin alıcıya ulaşma süreleri kullanılarak alıcının bulunduğu nokta hesaplanır.

• GPS alıcısı erişebildiği uyduların sinyallerini algılar.
• Uydulardan gelen zaman ve yörünge bilgilerini değerlendirir.
• Sinyallerin alıcıya ulaşma sürelerinden uydularla arasındaki yaklaşık mesafeleri hesaplar.
• Yatay konum için uygun koşullarda en az üç uyduyla hesaplama yapılabilse de, alıcının saat hatasının da çözülerek üç boyutlu konum belirlenebilmesi için genel olarak en az dört uydu gerekir.
• Daha fazla uygun uydu sinyalinin kullanılması, uydu geometrisi ve çevresel koşullara bağlı olarak konum doğruluğunu geliştirebilir.

GPS Sinyal Trafiği Nasıl Gerçekleşir?

GPS uyduları, konum hesaplamasında kullanılabilecek zaman ve yörünge bilgilerini radyo sinyalleriyle yayınlar. Araçtaki GPS alıcısı bu sinyalleri alarak gerekli hesaplamaları gerçekleştirir.

Sinyalin uydudan alıcıya ulaşması için geçen süre, uydu ile alıcı arasındaki mesafenin belirlenmesinde kullanılır. Birden fazla uydudan elde edilen ölçümler birlikte değerlendirilerek aracın konumu hesaplanır.

GPS Uydu Sinyalleri Neden Bozulabilir?

GPS ve diğer uydu navigasyon sistemlerinin sağlıklı çalışabilmesi için uydu sinyallerinin alıcıya yeterli seviyede ulaşması gerekir. Binalar, dağlar, tüneller ve benzeri fiziksel engeller sinyalin zayıflamasına, kesilmesine veya yansıyarak alıcıya ulaşmasına neden olabilir.

Uydu bağlantısının zayıflayabileceği veya geçici olarak kesilebileceği başlıca ortamlar şunlardır:

• Yüksek ve yoğun binaların bulunduğu bölgeler
• Derin vadiler
• Tüneller
• Kapalı otoparklar
• Uydu görüşünün önemli ölçüde engellendiği alanlar

Bu koşullar konum bilgisinin doğruluğunu azaltabilir veya uydu tabanlı konum bilgisinin geçici olarak alınamamasına neden olabilir.

Uydu Sinyali Kesildiğinde Navigasyon Nasıl Çalışır?

Araç navigasyon sistemleri, uydu sinyalinin kısa süreli olarak kesildiği durumlarda yalnızca son GPS konumuna bağlı kalmak zorunda değildir. Sistemin tasarımına bağlı olarak araçtaki tekerlek hız sensörleri, dönüş ve yön sensörleri gibi bilgiler kullanılarak aracın hareketi kısa süreli olarak tahmin edilebilir.

Bu yöntem genellikle dead reckoning olarak adlandırılır. Örneğin araç bir tünele girdiğinde GPS sinyali alınamasa bile sistem aracın hızını ve yön değişikliklerini değerlendirerek harita üzerindeki yaklaşık konumunu takip etmeye devam edebilir.

Ancak uydu sinyali olmadan yapılan bu tahminde zamanla konum hatası artabilir. GPS/GNSS sinyalleri yeniden alınmaya başladığında navigasyon sistemi uydu verileriyle mevcut konumunu yeniden karşılaştırarak gerekli düzeltmeleri yapabilir.

Araç Navigasyonunda Kullanılan Sensörler

Modern araçlarda navigasyon sistemi yalnızca uydu alıcısından oluşmayabilir. Araç ve navigasyon sisteminin tasarımına bağlı olarak farklı sensörlerden gelen bilgiler de kullanılabilir.

• GPS/GNSS anteni ve alıcısı
• Tekerlek hız sensörleri
• Dönüş ve yön sensörleri
• Araç hız bilgisi
• Atalet sensörleri
• Dijital harita ve yol verileri

Tekerlek hızının belirlenmesinde kullanılan sensörlerin çalışma prensibini daha ayrıntılı öğrenmek için Fren Sistemi Elemanları konusunu inceleyebilirsiniz. Araçtaki sensörlerin elektronik kontrol ünitesiyle nasıl çalıştığını öğrenmek için ise Motorda Kullanılan Sensörler içeriğinden yararlanabilirsiniz.

Navigasyon Sisteminin Avantajları Nelerdir?

• Aracın bulunduğu konumun belirlenmesine yardımcı olur.
• Hedef noktaya rota oluşturulmasını sağlar.
• Sürücünün yol ve yön takibini kolaylaştırır.
• Yanlış bir yola girildiğinde yeni rota oluşturulmasına yardımcı olabilir.
• Harita ve konum bilgilerinin sürücüye görsel veya sesli olarak aktarılmasını sağlar.

Günümüz araçlarında navigasyon sistemleri, araç elektroniği ve çeşitli sensörlerle birlikte çalışan gelişmiş sistemlerden biridir. Araçlardaki elektronik sistemlerin temelini daha iyi anlamak için Elektronik Kontrol Ünitesi (ECU) konusunu da inceleyebilirsiniz.

Araç teknolojisiyle ilgili diğer ders ve uygulamalara MotorDersi ana sayfasından ulaşabilirsiniz.