Sekilas Tentang GPS ( Global Positioning System )

GPS Navigation

Sekilas Tentang GPS ( Global Positioning System )

Global Positioning System (GPS) adalah konstelasi dari 24 satelit NAVTAR (Navigation satellite Timing and Ranging) yang dikembangkan oleh Departemen Pertahanan Amerika Serikat, semula untuk memenuhi kebutuhan militer dalam penentuan posisi, kecepatan dan waktu secara teliti dalam segala cuaca di daratan, lautan, dan udara. Dengan persetujuan US Congress, GPS kemudian
dikembangkan untuk aplikasi non militer.Dalam sejarah perkembangannya, GPS merupakan proyek lanjutan dari sistem satelit TRANSIT atau satelit Doppler yang juga telah dikembangkan untuk aplikasi non militer. 

GPS 62S

GPS sebagai suatu sistem terdiri dari tiga segmen utama, yakni space segmen, control segmen, dan user segmen. Space segmen merupakan subsistem yang berada di angkasa, terdiri dari 24 satelit (21 aktif dan 3 cadangan) yang mengorbit pada ketinggian 20.200 km dari permukaan bumi. Dua puluh empat satelit tersebut mengorbit dalam enam bidang orbit, masing-masing bidang orbit memuat empat satelit. Dengan kontelasi satelit seperti tersebut, sembaran tempat di muka bumi akan dapat mengamati sekurang-kurangnya empat satelit pada setiap saat. Control segmen merupakan otak dari GPS. Sistem satelit GPS dikendalikan dari Falcon Air Base di Colorado Spring, ColoradoUSA. Segmen ini juga dilengkapi dengan empat stasiun monitoring dan empat stasiun distribusi. Masing-masing satelit akan melewati satsiun monitoring dua kali sehari. User atau pengguna adalah semua pengguna yang memanfaatkan sinyal satelit GPS untuk navigasi dan penentuan posisi dengan menggunakan receiver GPS dan perangkat lunaknya. 

B. Sistem Kerja GPS 

Teknik penentuan posisi GPS adalah dengan mengetahui dan mengukur jarak dan posisi beberapa satelit terhadap seceiver GPS, sehingga dari interseksi sinyal beberapa satelit akan didapat posisi tepat GPS receiver di bumi. Pengukuran berdasarkan sinyal tiga satelit hanya akan mendapat posisi 2D, sedangkan untuk mendapatkan hasil posisi 3D yang akurat dibutuhkan hasil pengamatan minimal 4 sinyal satelit. Terdapat tiga metode untk penentuan posisi yaitu : 

1. Autonomous 

Mengumpulkan data posisi menggunakan receiver GPS tanpa melakukan koreksi. Banyak dilakukan oleh pemakai GPS tipe navigasi. Hasil akurasi yang diperoleh < 10 meter. 

2. Diferensial 

Proses pengukuran posisi menggunakan receiver GPS lebih dari satu, dengan salah satu receiver sebagai base stasiun. Data base satasiun selanjutnya dipergunakan untuk mengoreksi data receiver lainnya yang bergerak (rover). Metode ini memberikan akurasi centimeter hingga 5 meter. Sinyal yang digunakan mempunyai kode L 

3. Phase diferensial 

Teknik koreksi dengan menggunakan sinyal dengan kode P(Y) yang memberikan akurasi 10 cm – 30 cm. 

C. Sumber-Sumber Kesalahan GPS 

Akurasi posisi yang terekam oleh receiver GPS dipengaruhi oleh berbagai factor. Kontribusi gangguan dari masing-masing factor kesalahan tidak sama. Faktor terbesar yang (dulu) dianggap paling besar potensinya dalam mengurangi akurasi GPS adalah Selective Availability. Faktor lingkungan seperti karakteristik obyek dalam memantulkan sinyal turut meningkatkan kesalahan. Kesalahan dapat diminimalkan dengan memahami secara benar teknik setup GPS danteknik perekaman data di lapangan. Terdapat tiga factor utama yang berpotensi meningkatkan kesalahan GPS, yaitu : 

1. Selective Availability 

GPS Mapping

Selective Availability (SA) merupakan upaya Amerika Serikat untuk memproteksi ketelitian posisi absolut yang tinggi secara real time. Hal ini dimaksudkan untuk kepentingan militer Amerika Serikat. Kesalah dibuat secara sengaja dengan cara memanipuilasi frekuensi jam satelit dan data yang dikirimkan dalam navigation massage. SA merupakan sumber kesalahan yang terbesar dalam penentuan posisi absolut menggunakan GPS. Dengan adanya SA ini, pengukuran posisi menggunakan metode autonomous hanya menghasilkan akurasi 100 m. Untunglah sejak awal tahun 2000, SA telah dicabut oleh Departemen Pertahanan AS, sehingga akurasi GPS dengan metode autonomous dapat ditingkatkan menjadi 10 m 

2. Multipath 

GPS Navigation

Multipath merupakan suatu fenomena yang disebabkan karena adanya interferensi gelombang atau sinyal yang mencapai antenna dipantulkan oleh muka tanah atau benda lain di sekitar titik pengamatan. Kesalahan akibat multipath sangat dipengaruhi oleh bentuk dan tipe antenna serta kondisi lingkungan si sekitar lokasi survey. Benda-benda yang dapat memantulkansinyal GPS antara lain jalan raya, gedung, danau, kendaraan, dan lain-lain. Akibat adanya multipath maka sinyal-sinyal yang sampai ke antenna tidak lagi murni sebagai posisi obyek yang dipetakan namun gabungan dari berbagai obyek lain di sekitar obyek yang dipetakan. 

Mengingat pendekatan secara matematis tidak dapat dilakukan untuk mengeliminasi efek multipath, maka perlu suatu langkah-langkah untuk menghindari dan memperkecil efek ini. Langkah-langkah tersebut antara lain : 

• Menghindari lingkungan pengamatan yang potensial menimbulkan adanya pantulan dan memilih atau menggunakan antenna yang baik dan tepat 
• Menggunakan receiver yang dapat mengurangi efek multipath secara internal dan antenna yang dapat mengabsorsi sinyal. 
• Melakukan pengamatan yang lebih lama 
• Menggunakan eksternal sensor berupa laser, atau mengaplikasikan teknik offset dalam perekaman data. 

3. Bias atmosfer 

Lapisan troposfer yang netral mempunyai ketebalan setinggi 9 sampai 16 km, tergantung pada tempat dan waktu. Ketika melalui troposfer sinyal GPS akan mengalami refraksi yang menyebabkan perubahan pada kecepatan dan arah dari sinyal tersebut. Efek utama dari toposfer adalah terhadap kecepatan dengan demikian berkaitan dengan hasil ukuran jarak.