GPS L1 Sinyal Simülasyonu ve Arayüz Tasarımı

Yıl 2019, Cilt: 7 Sayı: 2, 359 - 371, 11.06.2019

Ahmet Esat Süzer , Hakan Oktal

https://doi.org/10.29109/gujsc.517749

Öz

Küresel Konumlandırma Sistemi (GPS: Global Positioning System) gibi uydu tabanlı konum belirleme sistemlerinin, başta hava taşımacılığı olmak üzere, tüm taşımacılık türlerinde kullanımı her geçen gün daha da yaygınlaşmaktadır. Bu çalışmanın amacı, GPS L1 sinyalinin simülasyonu ve kullanıcı arayüzü tasarımını gerçekleştirerek sistemin çalışma prensibinin tanıtılması yanında ortam gürültüsü, Doppler frekans kayması, alıcı saat hatası gibi faktörlerin alıcıda konum hesaplama hassasiyeti üzerine etkilerini ortaya koymaktır. Bu doğrultuda öncelikle uydulardan yayınlanan L1 sinyali üretilmiş ve daha sonra üretilen sinyallere ortam gürültüsü eklenerek alıcıya ulaşması sağlanmıştır. Alıcıya gelen sinyallerin demodülasyon işlemi sonucunda kullanıcının konum belirlemesine yardımcı olacak bilgileri içeren seyrüsefer mesajı elde edilmiştir. Simülasyonda kullanılan sinyal işleme teknikleri, MATLAB (Matrix Laboratory) R2015b programlama dili aracılığıyla gerçekleştirilmiştir. Çalışmanın son aşamasında ise alıcının gelen sinyallerden elde ettiği sonuçların ve konum bilgilerinin sunulabilmesi amacıyla MATLAB-GUI (Graphical User Interface) kullanılarak bir arayüz tasarlanmıştır. Geliştirilen arayüz ile kullanıcının hesaplanan ve gerçek konumunu harita üzerinde gösterilebilme ve alıcıda farklı sinyal işleme adımlarına ait dalga formlarını inceleyebilme imkânı sunulmuştur. Geliştirilen arayüz esnek bir yapıya sahip olup, uyduya dayalı küresel konum belirleme sistemlerinde yeni sinyal işleme tekniklerinin denenmesi ve performanslarının analiz edilmesi amacı ile de kullanılabilir.

Anahtar Kelimeler

GPS, Uyduya dayalı konum belirleme, Uydu sinyal simülasyonu, Kullanıcı arayüz tasarımı

Kaynakça

• Hülako H., Kapucu S. Düşük maliyetli gps tabanlı otonom bir insansız kara aracının tasarımı ve yapımı. Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Part C: Tasarım ve Teknoloji, 6(834-850), (2018).
• Zheng, S. (2005). Signal Acquisition and Tracking for a Software GPS Receiver, Master of Science, Virginia Polytechnic Institute and State, Blacksburg, 3,11.
• Kahveci, M. ve Yıldız, F. (2012). GPS/GNSS uydularla konum belirleme sistemleri teori ve uygulama. Ankara: Nobel Akademik Yayıncılık, 6-20.
• Subedi, P. (2013). Software Simulator and Signal Analysis for Galileo E5 Band Signals, Master of Science, Tampere University of Technology, Finland.
• Zhang, J. (2013). Advanced Signal Processing in Multi-Mode Multi-Frequency Receivers for Positioning Applications, PhD Thesis, Tampere University of Technology, Finland.
• Kaplan, E. and Hegarty, C. (2006). Understanding gps principles and applications. London: Artech House, 67-180.
• Elango G. A. and Sudha G. F. Design of complete software GPS signal simulator with low complexity and precise multipath channel model. Journal of Electrical Systems and Information Technology, 3(161-180), (2016). doi: https://doi.org/10.1016/j.jesit.2016.03.002
• Abhishek C., Charitha A. and Goutham D. GPS receiver implementation using simulink. International Journal of Advance Engineering and Research Development (IJAERD), 1(1-5), (2014). doi:10.21090/ijaerd
• Zubaroğlu, T. (2013). Yazılım Tabanlı GPS Almaçlarının İncelenmesi, Yüksek Lisans Tezi, Hacettepe Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, 4-23.
• Akopian, D. and Soghoyan, A. (2013) A labview-based fast prototyping software defined GPS receiver platform. Global Conference on Signal and Information Processing, Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE), 1230-1233, Austin. doi: 10.1109/GlobalSIP.2013.6737130
• Günaydın, E. (2005). Implementation of Software GPS Receiver, Master of Science, Middle East Technical University Institute of Science, Ankara.
• Dong, L. (2003). IF GPS Signal Simulator Development and Verification, Master of Science, University of Calgary Department of Geomatics Engineering, Canada.
• Kassas, Z., Bhatti, J. and Humphreys, T. (2013) A graphical approach to GPS software-defined receiver implementation, Global Conference on Signal and Information Processing, Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE), 1226-1229, Austin. doi: 10.1109/GlobalSIP.2013.6737129
• Ma, C., Lachapelle, G. and Cannon, M. (2004) Implementation of a software GPS receiver, The Institute of Navigation Global Navigation Satellite Systems (ION GNSS) 2004, The Institute of Navigation (ION), 1-15, California.
• Bright, M. (2012). GPS L2 C Signal Survey and The Development of The Emergent MATLAB L2C (emal2 ) Receiver, Master of Science, The University of Texas Department of Engineering, Austin.
• Rao M. and Falco G. SDR joint GPS/Galileo receiver from theory to practice. International Journal of Aerospace Sciences, 1(1-7), (2012). doi: 10.5923/j.aerospace.20120101.01
• Campana R., Gottifredi F., Valle V. and Lombardo, P. Different acquisition algorithms for the GALILEO L1 signal with BOC(1,1) modulation. Springer Series on Signals and Communication Technology, 341-352, (2008).
• Borre, K., Akos, D., Bertelsen, N., Rinder, P. and Jensen, S. (2007). A software-defined gps and galileo receiver: A single- frequency approach. Boston: Birkhauser, 28-30, 75-86.
• Europen Space Agency, (2003). Development of a GALILEO Signal Simulator. Erişim Adresi: http://microelectronics.esa.int/papers/GalSimBorras-Jan2003.pdf (Erişim Tarihi: 11.06.2018)
• Guo J., Wang W. and Chao B. Model of gps if signal and its simulation. Geo-spatial Information Science, 12(100-103), (2012). doi: https://doi.org/10.1007/s11806-009-0225-x
• Bao, J. and Tsui, Y. (2000). Fundamentals of global positioning system receivers: a software approach. New York: John Wiley & Sons, 78-84.
• Weeks, M. (2007). Digital signal processing using matlab and wavelets. Hingham: Infinity Science Press LLC, 115-118.
• Betz, J. W. (2016). Engineering satellite-based navigation and timing. New Jersey: John Wiley & Sons, 334-336.
• Joseph A (2010). Measuring GNSS Signal Strength. InsideGNSS November/December 2010 Edition, 20-25. Erişim Adresi: http://insidegnss.com/wp-content/uploads/2018/01/novdec10-Solutions.pdf (Erişim Tarihi: 21.05.2018)