Global Positioning System (GPS)

GPS (Global Positioning System) adalah sistem satelit navigasi dan penentuan posisi yang dimiliki dan dikelola oleh Amerika Serikat. Sistem ini didesain untuk memberikan posisi dan kecepatan tiga-dimensi serta informasi mengenai waktu, secara kontinyu di seluruh dunia tanpa bergantung waktu dan cuaca, bagi banyak orang secara simultan. Saat ini GPS sudah banyak digunakan orang di seluruh dunia dalam berbagai bidang aplikasi yang menuntut informasi tentang posisi, kecepatan, percepatan ataupun waktu yang teliti. GPS dapat memberikan informasi posisi dengan ketelitian bervariasi dari beberapa millimeter (orde nol) sampai dengan puluhan meter.

1. Sistem GPS

Satelit GPS mengelilingi bumi dua kali sehari dalam orbit yang amat presisi sambil memancarkan sinyal ke bumi. GPS receiver (kita sebut receiver saja) menerima informasi ini menggunakan metode Triangulasi untuk menghitung secara pasti di mana lokasi receiver. Pada dasarnya, receiver membandingkan timing dalam micro second pulsa waktu dari sinyal yang ditransmisikan oleh satelit dengan timing pulsa waktu, yang diterima pada receiver dengan transmisi pseudo random code. Perbedaan waktu inilah yang akan memberitahu receiver seberapa jauh dan arah satelit berada darinya.

Setelah jarak diukur dengan sejumlah satelit GPS lainnya, receiver bisa. menentukan posisinya dalam koordinat lintang dan bujur derajat. Receiver harus mengunci paling tidak 3 satelit untuk menghitung posisi 2 dimensi (garis lintang dan garis bujur) dan lintasan pergerakan. Dengan 4 atau lebih satelit yang dapat di acess, receiver dapat menentukan posisi 3 dimensi (+ ketinggian). Sekali posisi dari pengguna dapat ditentukan, receiver GPS dapat juga menentukan informasi lain seperti kecepatan, lintasan yang telah dilewati, jarak perjalanan yang sudah ditempuh, jarak ke tempat tujuan, waktu sunrise dan sunset dan lain sebagainya.

 

2. Dasar Kerja GPS

Untuk mengetahui posisi dari GPS, diperlukan minimal 3 satelit. Pengukuran posisi GPS didasarkan oleh sistem pengukuran matematika yang disebut dengan Triliterasi. Yaitu pengukuran suatu titik dengan bantuan 3 titik acu. Misalnya anda berada di suatu kota A (disini kota kita anggap sebagai titik), tetapi anda tidak mengetahui dimana anda berada. Untuk mengetahui keberadaan anda, anda bertanya kepada seseorang, dan orang tersebut menjawab bahwa anda 2 km dari kota B. Jawaban ini tidak memuaskan anda karena anda tidak tahu apakah anda di sebelah selatan, utara, barat, atau timur kota B. Kemudian anda bertanya kepada orang ke-2 dan mendapat jawaban bahwa anda berada 5 km dari kota C. Dengan jawaban ini anda sudah dapat membayangkan dimana posisi anda, hanya ada kemungkinan 2 titik berbeda yang berpotongan antara lingkaran dengan radius kota A dengan kota B dan lingkaran dengan radius kota A dengan kota C. Untuk lebih memperjelas lagi anda mumerlukan orang ke-3, misalnya anda berada di 1 km dari kota D. Dengan demikian anda mendapatkan perpotongan antara lingkaran dengan radius jarak kota A ke kota B, lingkaran antara kota A dan kota C, dan lingkaran antara kota A dan kota D. Dalam GPS kota A adalah alat penerima GPS, kota B, C, dan D adalah Satelit.

 

3. Metoda penentuan posisi dengan GPS

Metoda penentuan posisi dengan GPS pertama-tama terbagi dua, yaitu metoda absolut, dan metoda diferensial.  Masing-masing metoda kemudian dapat dilakukan dengan cara real time dan atau post-processing. Apabila obyek yang ditentukan posisinya diam maka metodenya disebut Statik.  Sebaliknya apabila obyek yang ditentukan posisinya bergerak, maka metodenya disebut kinematik.  Selanjutnya lebih detail lagi kita akan menemukan metoda-metoda seperti SPP, DGPS, RTK, Survei GPS, Rapid statik, pseudo kinematik, dan stop and go, serta masih ada beberapa metode lainnya.

 

4. Sinyal GPS

Satelit GPS mengirim dua sinyal transmisi gelombang radio dengan emisi “Code-Phase”dan “Carrier-Phase” untuk menghitung jarak Satelite dan GPS Receiver agar lebih akurat, dengan frekuensi L1(1,57542 GHz ) GPS transmisi Signal diperuntukan pengguna sipil dan L,2.(1227.60 MHz) US GPS transmisi Sinyal untuk keperluan militer dengan spesifikasi keakuratan serta Eror Correction lebih baik. Sinyal satelite GPS Navstar memancar menyorot permukaan bumi sesuai dengan karakter signal Microwave pada band sekitar 1.2- 1,5 GHZ, menembus awan, kaca dan plastic namun tidak akan bisa menembus benda padat/keras seperti bangunan atau gunung.

Sinyal GPS mengandung tiga informasi yaitu kode pseudorandom, data ephemeris dan data almanak. Sinyal transmisi dari satelit GPS merupakan sinyal identifikasi satelit saat sedang mengirim informasi terhadap GPS Receiver. Selanjutnya Receiver GPS menghitung timing waktu rambatan gelombang dari satelite Navstar dengan menghitung selisih timing pulsa antara “pseudo random code” dari Receiver GPS bangkitkan dengan sinyal yang identik dari satelit GPS Navstar. Kelebaran freqwensi (Bandwidth) yang dibutuhkan untuk mentransmisikan pseudo random code sekitar 1MHz, sehingga transmisi sinyal GPS ditransmisikan pada gelombang 20 cm atau sekitar 1.2 -1.5 GHZ.

Perhitungan Sinyal pseudo random code

-Data ephemeris adalah data yang selalu dikirim satelit, berisi informasi penting mengenai status satelit, data dan waktu terkini dari jam atom yang ada di satelit GPS, Bagian inilah yang sangat penting untuk menentukan posisi.

-Data almanak memberitahu receiver di manakah orbit setiap satelit seharusnya berada setiap waktu sepanjang hari. Faktor yang mengakibatkan error pada receiver sehingga menurunkan keakuratan informasi antara lain:

-Delay di ionosphere dan troposphere: sinyal satelit terganggu saat melewati atmosfir bumi lapisan ini terdapat di permukaan bumi pada ketinggian 50 – 500 km. Partikel partikel yang terionisasi pada lapisan ini membuat pengaruh pada GPS sinyal sehingga mengakibatkan salah satu penyebab eror tertinggi dalam penentuan jarak dan lokasi pada ORARI Daerah Jakarta http://www.odj.or.id Powered by Joomla! Generated: 28 October, 2009, 09:15

GPS Receiver. Sedangangkan lapisan Troposphere berada ketinggian 50 Km kebawah sampai dengan permukaan bumi yang selalu mengalami perubahan temperature tekanan awan ,debu, hanya relatif sedikit sebagai mengganggu sinyal transmisi dari Satelit GPS yang menjadi penyebab eror atau kesalahan perhitungan dari GPS Receiver.

-Signal multipath: terjadi ketika sinyal GPS dipantulkan oleh gedung tinggi atau permukaan padat seperti pegunungan sebelum sinyal mencapai receiver. Hal Ini menambah lama waktu perjalanan sinyal (timing), karena itu menyebabkan error pada perhitungan Receiver GPS.

-Error pada clock di receiver. Built-in Clock di receiver tidak seakurat atomic clock yang ada di satelit GPS. Maka dari itu, akan mudah terjadi error dalam penentuan waktu.

-Orbital (ephemeris) error, hal ini terjadi akibat ketidakakuratan laporan lokasi satelit.-Jumlah satelit terlihat: Semakin banyak satelit yang bisa Acess oleh receiver, semakin akurat informasi yang didapat. Bangunan, kontur bumi, interferensi peralatan elektronika atau bahkan rimbun dedaunan, dapat mengganggu penerimaan sinyal yang menyebabkan kesalahan posisi. Receiver biasanya tidak bisa bekerja di dalam ruangan, di dalam air atau di bawah tanah.

-Geometri satelit: Ini merujuk pada posisi relatif satelit di suatu waktu tertentu. Geometri satelit ideal terjadi ketika satelit berada di sudut yang lebar relatif terhadap satelite lainnya. Geometry yang buruk terjadi ketika satelit berada satu garis atau jarak yang terlalu dekat dengan yang lainnya mengakibatkan melesetnya perhitungan yang dilakukan receiver GPS Teknologi GPS di Eropa telah trend sejak tahun 2000 lalu, semua jenis kendaraan telah dilengkapi dengan GPS Receiver sebagai alat Navigator Otomatis. Perkembangan GPS juga telah melibatkan negara Rusia, yang akhitr-akhir ini mencapai kata kesepakatan dengan Amerika untuk mensinergikan system GPS yang telah beroperasi penuh sejak 1994. Selain dua system satelite tersebut Uni Eropa juga merencanakan System Navigasi dengan nama Galileo. Peluncuran pertama akan dilaksanakan akhir tahun 2006,Peluncuran Galileo terdiri dari 30 satelit mengorbit bumi dan diperkirakan akan beroperasi pada tahun 2012, System GPS Galileo merupakan penyempurnaan dari teknologi terdahulu dengan kelebihan kemampuan di operasikan di celah celah gedung bertingkat dan juga di dalam ruangan sekalipun dan tidak menutup kemungkinan suatu saat nanti GPS Receiver dapat beroperasi di dalam tanah dan air.(YC0VM)

How GPS Receiver works :  http://www.trimble.com/gps/index.html

 

5. Error Source pada GPS

Pada sistem GPS terdapat beberapa kesalahan komponen sistem yang akan mempengaruhi ketelitian hasil posisi yang diperoleh.  Kesalahan-kesalahan tersebut contohnya kesalahan orbit satelit, kesalahan jam satelit, kesalahan jam receiver, kesalahan pusat fase antena, dan multipath. Hal-hal lainnya juga ada yang mengiringi kesalahan sistem seperti efek imaging, dan noise.   Kesalahan ini dapat dieliminir salah satunya dengan menggunakan teknik differencing data.

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s

%d bloggers like this: