GLOBAL POSITIONING SYSTEM (GPS)

Pasti udah banyak yang tau tentang GPS, alat ajaib yang mampu memberi informasi yang berkaitan dengan posisi di atas bumi ini memang bukan "barang langka" lagi. Beberapa tahun lalu GPS memang masih digunakan di kalangan terbatas, tapi sekarang telpon genggam personalpun sudah ada yang dilengkapi dengan GPS. Meski demikian nggak banyak yang mau tau, teknologi apa sih yang membuat GPS menjadi sedemikian canggih itu. Nah, postingan berikut ini saya copy habis-habisan dari blognya Adek. Bukannya males mau menguliti sendiri teknologi GPS ini, tapi semata karena informasinya sudah cukup komplit Setidaknya untuk orang awam semacam saya ini. Pokoknya, copy abis...nggak dikurangi...nggak ditambahi. Kalau berminat, silakan lanjutkan bacanya. Buat adek, nuhun pisan :)


GLOBAL POSITIONING SYSTEM (GPS)

dicopy dari http://lailiaidi.blogspot.com

Laili Aidi, A-062-Kabut Fajar
Anggota Perhimpunan Mahasiswa Pecinta Alam STTTelkom

GPS adalah sistem radio navigasi berbasis satelit yang secara terus-menerus mentransmisikan informasi dalam bentuk kode, sehingga memungkinkan kita untuk mengidentifikasikan lokasi / posisi, ketinggian, kecepatan dan waktu dengan mengukur jarak kita dengan satelit.

Satelit-satelit GPS mengelilingi bumi secara konstan, dalam waktu 12 jam, jadi dalam sehari satelit mengelilingi bumi sebanyak dua kali. Satelit-satelit mentransmisikan sinyal ke sebuah alat yang disebut receiver GPS yang dimiliki oleh seorang pengguna. Dengan receiver ini, ia kemudian dapat mengetahui posisinya di permukaan bumi.

Sistem ini dibangun oleh Departemen Pertahanan Amerika Serikat dengan biaya yang sangat tinggi yang berasal dari anggaran militer AS. Walaupun begitu, sistem ini dapat digunakan secara cuma-cuma oleh setiap orang di seluruh dunia, selama mereka memiliki receiver GPS.

PRINSIP KERJA GPS

Oleh Dephan AS, GPS ini disebut NAVSTAR ( Navigation Satellite Timing And Ranging ), dan pada dasarnya terdiri dari tiga buah segmen yaitu :

1. Segmen luar angkasa (Satellite / Space Segmen)

Terdiri atas satelit-satelit GPS yang berjumlah 24 buah, menempati 6 bidang orbit, dimana tiap orbit ditempati 4 satelit. Orbit-orbit satelit beriklinasi 55 derajat terhadap bidang equator dengan ketinggian rata-rata dari permukaan bumi sekitar 20.200 km. Setiap satelit GPS bergerak dalam orbitnya dengan kecepatan kira-kira 4 km/detik dan mempunyai periode 11 jam dan 58 menit (sekitar 12 jam). Engan konstelasi ini, setidaknya terdapat 4 - 10 satelit akan selalu terlihat di tempat manapun di bumi. Sebuah satelit memiliki 3 bagian hardware :

* Komputer, yang mengontrol pernerbangan dan fungsi lain satelit
* Atomic Clock, yang mengatur agar penunjuk waktu pada satelit tetap akurat hingga pada akurasi nanoseconds (around three-billionths of a second).
* Radio transmitter, yang mengatur agar satelit secara konsisten mengirimkan ke bumi agar dapat diterima receiver GPS yang sedang aktif atau sedang digunakan. Sehingga pengguna dapat mengetahui posisinya di permukaan bumi

Generasi Satelit GPS

* pertama disebut Blok Satelit (Block I Satellites), di luncurkan mulai 22 Februari 1978 hingga 9 Oktober 9 1985 yang terdiri dari 11 satelit.
* kedua disebut Sateli Blok II/IIA (Block II/IIA Satellites. Blok IIA adalah pengembangan dari Blok II, dengan perbaikan kemampuan pada penyimpanan data pesan navigasi dari 14 hari menjadi 180 hari. Hal ini membuat satelit pada blok ini mampu bekerja secara kontiniu tanpa support dari ground dari rentang periode tersebut. Total satelit pada blok ini adalah 28 buah yang diluncurkan pada Februari 1989 hingga November 1997. Pada generasi inilah selective availability (SA) dan antispoofing ditambahkan untuk menjamin keamanan nasional amerika
* terakhir GPS disebut dengan Blok IIR terdiri dari 21 satelit yang memiliki waktu hidup hingga 10 tahun. Satelit pada blok ini memiliki akurasi tinggi dan beroperasi secara automatik. Pada Juli 2001 lalu, 6 Blok IIR telah di luncurkan.

2. pengendali ( stasiun kontrol dan Monitoring Segmen).

Bertugas memonitor dan mengkontrol kesehatan satelit-satelit GPS. Stasiun-stasiun yang bertugas memonitor dan mengkontrol tersebut tersebar di seluruh dunia meliputi pulau Ascension (Samudra Atlantik bagian Selatan), Diego Garcia (Samudra Hindia), Kwajalein (Samudra Pasifik bagian Utara), Hawaii dan Colorado Springs. dan Master control station (chreiver AFB, Colorado)

3. pengguna ( Receiver dan user )

Ide dibalik GPS sangatlah sederhana. Jika jarak dari titik di bumi (GPS receiver) pada setidaknya 3 satelit GPS diketahui maka lokasi titik tersebut dapat dihitung berdaasrkan pada konsep resektion. Namun bagaimana cara mengetahi jarak satelit dengan receiver di bumi ? Hal ini dapat diketahui karena setiap satelit GPS secara terus menerus mentransmisikan sinya radio microwave yang terdiri dari 2 carrier, 2 kode dan sebuah pesan navigasi.

Saat pengguna GPS mengaktifkan receiver-nya, maka secara otomatis GPS receiver akan men-tracking beberapa satelit yang berada di atasnya yang sinyalnya mampu diterima dengan baik kemudian dengan software pada perangkat receiver tersebut ddapat diketahui jarak satelit GPS tersebut dari receiver menggunakan kode digital (pseudoranges) dan koordinat satelit tersebut berdasarkan pesan navigasi.

Secara teori dibutuhkan minimal tiga buah satelit yang sinyalnya dapat diterima dengan baik untuk mendapatkan posisi pengguna secara tepat. Apabila yang digunakan hanya dua buah satelit, maka akan sulit untuk menentukan posisi pengguna dengan menggunakan perpotongan area pancaran. Sedangkan untuk tiga buah satelit dapat terlihat perpotongan area pancar semakin mendekati posisi user. Namun secara praktikal sebenarnya dibutuhkan minimal 4 satelit untuk receiver clock offset. Akurasi untuk pengguna umum berdasarkan aturan selective availability adalah 100m untuk komponen horizontal, 156m untuk komponen vertical, 340 ns untuk komponen waktu. Secara keseluruhan adalah maksimal 95% probability level.

KEGUNAAN GPS

Dengan pengintegrasian Sistem Informasi Geografis ( GIS ), maka GPS dapat digunakan untuk berbagai macam keperluan, diantaranya:

* navigasi pada sarana transportasi.Penggunaan GPS dalam hal ini banyak kita temukan. Misalnya untuk sistem navigasi pada transportasi udara seperti pesawat terbang, transportasi perairan dan darat.

* Pemetaan. Dengan GPS, kita dapat melakukan pemetaan suatu wilayah, baik darat, maupun laut. Kelebihan dari GPS ini adalah kesulitan – kesulitan yang kita hadapi saat pemetaan ( seperti gunung pada pemetaan darat ) akan dapat teratasi dengan penggunaan GPS ini. Pada pesawat GPS juga terdapat fasilitas untuk membuat peta lokasi-lokasi yang kita tinggali atau lewati. Peta ini akan digunakan sebagai guide dalam perjalanan

KEKURANGAN GPS

GPS juga memiliki keterbatasan-keterbatasan yang menyebabkan adanya ketidakakuratan penentuan posisi. Sumber dari kesalahan – kesalahan tersebut diantaranya :

* Ephemeris error, adalah kesalahan pengiriman data message yang digunakan dalam model ephemeris untuk menghitung posisi satelit saat trasmisi sinyal diterima. Padahal ephemeris satelit sudah berubah ketika message diterima oleh penerima
* Ionosphere condition, Kondisi ionosfir yang tidak kondusif menjebabkan terjadi delay dan atau kesalahan kalkulasi pada receiver. Sinyal yang melalui ionosfer mengalami pengurangan kecepatan dan pembengkokan. Kedua efek itu disebabkan oleh pembiasan (refraksi).
* Troposphere condition, perubahan temperature, tekanan, dan kelembapan molekul dapat menyebabkan perbedaan kecepatan gelombang radio sehingga dapat terjadi sedikit kesalahan akurasi
* Timing error, terjadi karena clock satelit memberikan deviasi sebesar 976 detik dari waktu sistem GPS
* Multipath error, Terjadi saat pengguna dengan receiver GPS-nya berada di daerah terbuka, akan tetapi dengan bangunan – bangunan tinggi seperti gedung pencakar langit di sekitarnya. Sinyal yang dikirimkan satelit ke receiver akan mengalami pantulan, sehingga waktu tempuh akan mengalami penambahan yang nantinya akan mempengaruhi perhitungan. Kesalahan ini terjadi karena kombinasi data lebih dari satu lintasan propagasi yang mengubah karakteristik sinyal pengukuran jarak.
* Poor satellite coverage, Terjadi derau dan resolusi berasal dari pemrosesan sinyal oleh hardware dan software penerima yang akan menambah kesalahan dalam penentuan jarak
* Selective Availibility(SA), merupakan kebijakan dari Dephan AS, yaitu pengurangan tingkat ketelitian dari sinyal yang dikirimkan oleh satelit (Tingkat ketelitian untuk pengguna sipil antara 100 – 15 m).

DAFTAR PUSTAKA

El-Rabbany, Ahmed. . . “Introduction To GPS, The Global Positioning Systems”. London : Artech House Boston

Tim Mobil Comm Laboratory. 2007. “Opend Mind 2007”. Bandung : Sekolah Tinggi Teknologi Telkom (Tidak diterbitkan)

McNamara, Joel. . “GPS for Dummies”. Willey Publishing Inc

sumber: http://lailiaidi.blogspot.com