SEJARAH GPS (Global Positioning System) GPS (Global Positioning System) adalah sebuah peralatan navigasi yang pada awalnya didesain sebagai akibat permasalahan pasukan Amerika serikat dalam menghadapi perang Vietnam. Salah satu kesulitan utama yang dialami pasukan di darat adalah bagaimana mereka selalu saling mengetahui posisi satu sama lain, terutama pada saat berada jauh di dalam hutan lebat. Mereka saat itu hanya mengandalkan sistem radio yang disebut LORAN system untuk mengetahui posisi. Namun karena banyaknya kesalahan yang diakibatkan penerimaan/pemancaran radio yang jelek, dan defleksi gelombang permukaan akibat cuaca buruk maka sistem ini kurang bisa meyakinkan untuk operasi penting pada saat itu. Amerika Serikat kemudian mengadakan uji coba dengan 4 satelit, yang diberi nama TRANSIT. Satelit ini memilik orbit sangat tinggi dan digunakan untuk kepentingan militer. Namun, sistem ini masih memiliki akurasi rendah, dan posisi hanya bisa diperoleh setiap 2 jam. Generasi berikutnya dibangun oleh NAVSTAR dan dioperasikan secara terbatas pada tahun 1986. Sistem ini hanya berfungsi 3-4 jam setiap hari karena satelit yang diorbitkan hanya sedikit. Pengorbitan satelit NAVSTAR sempat tertunda karena kecelakaan Kapal Ruang Angkasa Challenger pada tahun 1988. Challenger rencananya akan digunakan untuk meluncurkan satelit-satelit GPS NAVSTAR.
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
SEJARAH GPS (Global Positioning System)
GPS (Global Positioning System) adalah sebuah peralatan navigasi yang pada awalnya didesain
sebagai akibat permasalahan pasukan Amerika serikat dalam menghadapi perang Vietnam. Salah
satu kesulitan utama yang dialami pasukan di darat adalah bagaimana mereka selalu saling
mengetahui posisi satu sama lain, terutama pada saat berada jauh di dalam hutan lebat. Mereka
saat itu hanya mengandalkan sistem radio yang disebut LORAN system untuk mengetahui
posisi.
Namun karena banyaknya kesalahan yang diakibatkan penerimaan/pemancaran radio yang
jelek, dan defleksi gelombang permukaan akibat cuaca buruk maka sistem ini kurang bisa
meyakinkan untuk operasi penting pada saat itu. Amerika Serikat kemudian mengadakan uji
coba dengan 4 satelit, yang diberi nama TRANSIT. Satelit ini memilik orbit sangat tinggi dan
digunakan untuk kepentingan militer. Namun, sistem ini masih memiliki akurasi rendah, dan
posisi hanya bisa diperoleh setiap 2 jam. Generasi berikutnya dibangun oleh NAVSTAR dan
dioperasikan secara terbatas pada tahun 1986. Sistem ini hanya berfungsi 3-4 jam setiap hari
karena satelit yang diorbitkan hanya sedikit. Pengorbitan satelit NAVSTAR sempat tertunda
karena kecelakaan Kapal Ruang Angkasa Challenger pada tahun 1988. Challenger rencananya
akan digunakan untuk meluncurkan satelit-satelit GPS NAVSTAR.
Sistem GPS benar-benar beroperasi pada saat dimulainya Perang Teluk pada tahun 1990.
Sistem satelit blok 1 diluncurkan sebagai tambahan atas blok 2 yang sudah terlebih dahulu
diorbitkan. Total satelit yang diorbitkan adalah 21 satelit, utnuk menyediakan sistem GPS di
seluruh dunia, dengan kemampuan pengiriman data setiap saat. Departemen Pertahanan AS
juga mengoperasionalkan GPS yang dipasarkan bebas mulai tahun 1990. Sistem ini masih
dipakai sampai saat ini. Satelit-satelit GPS mengorbit terhadap bumi 2 kali sehari pada
ketinggian 11.000 mil diatas bumi, dan memancarkan elevasi dan posisi dengan tepat. Sistem
penerima GPS mengolah signal, lalu mengukur interval antara saat signal dipancarkan dan
diterima untuk menentukan jarak antara antara receiver GPS di bumi dan satelit. Pada saat
receiver GPS menghitung data-data tersebut dari 3 satelit minimum, lokasi di permukaan bumi
dapat ditentukan dengan cepat. Dewan industri GPS baru saja mengumumkan bahwa peralatan
receiver GPS ditargetkan akan terjual sampai 8 milyar Dollar sampai tahun 2000. Penggunaan
GPS memang telah meluas dalam berbagai sektor. Receiver GPS bahkan telah dipasang di
mobil-mobil mewah, dilengkapi dengan peta jalan digital dalam CD ROM yang akan menolong
pengendara untuk menuju tempat tujuan. Receiver GPS juga akan segera di integrasikan dengan
telfon selular. GPS pada saat ini telah menjadi teman yang baik di perjalanan dan akan sangat
berjasa sebagai petunjuk arah pada saat yang gawat.
Kebijaksanaan tentang penggunaan GPS sendiri diatur dalam Federal navigation Plan (FRP),
yang disiapkan oleh tim gabungan dari Departemen Pertahanan dan Departemen Transportasi
AS, melalui berbagai pertemuan pada tahun 1992. Namun pada dasarnya, GPS sendiri adalah
milik Departemen Pertahanan, namun pada kelanjutannya menjadi peralatan yang dipasarkan
bebas. Rencananya satelit GPS akan ditambah 2 lagi, sehingga semuanya menjadi 24 satelit.
Kemampuan penuh GPS dengan 24 satelit (blok I,II, dan IIA) akan diumumkan oleh Departemen
Pertahanan AS. Sebelum berkemampuan penuh, Full Operational Capability (FOC) maka GPS
sebenarnya sudah layak dipakai untuk bernavigasi, hanya kemampuan agak rendah. Kondisi ini
dinamakan Initial Operational Capability (IOC), yang dimulai sejak 8 Desember 1993.
Kemampuan yang disediakan oleh GPS sendiri telah dikategorikan menjadi 2 jenis. Yang
pertama adalah Standart Positioning Service (SPS) dan kedua Precise Positioning Service (PPS).
Sistem SPS adalah sistem yang dijual untuk pemakai diluar Departemen Pertahanan AS,
termasuk yang dipakai Angkatan Bersenjata Indonesia/Australia. SPS menyediaan frekuensi
GPS L 1 yang mengandung kode Coarse Acquisition (CA) dan data navigasi. Untuk sistem ini,
Departemen Pertahanan AS sudah memberikan error signal yang menurunkan akurasi receiver
GPS untuk menghitung posisi. Sistem GPS jenis SPS bisa diakses dengan menggunakan
peralatan receiver (yang bisa dibeli di pasar bebas) setiap saat. Kemampuan GPS type SPS
sebenarnya juga sudah sangat akurat bagi keperluan non militer yaitu dengan error horizontal,
100 meter ( dijamin 95 % ) dan 300 meter ( dijamin 99.99 % ). Untuk error vertikal adalah 140
meter ( dijamin 95 % ). Error waktu adalah 340 nanodetik ( dijamin 95 % ). Sedangkan GPS
jenis kedua adalah GPS PPS yang memiliki keakuratan yang sangat tinggi, baik waktu,
kecepatan, dan posisi. Sayangnya, sistem GPS ini hanya digunakan oleh Departemen
Pertahanan AS dan instansi lain yang diberi lisensi. PPS akan mengirimkan data, dengan
menggunakan frekuensi L1 dan L2 dan hanya untuk kepentingan militer. Inilah strtegi dagang
Amerika Serikat yang tidak mau menjual produk terbaiknya pada sembarang orang. Hal ini
sebenarnya tidak pada GPS saja, pada peralatan militer lain seperti pesawat dan senjata, selalu
ada bagian-bagian yang dibatasi/dihilangkan.
GPS pada dasarnya terdiri dari 3 bagian utama yaitu SPACE, CONTROL, dan USER. SPACE
adalah 24 satelit yang ada di luar angkasa. CONTROL adalah 5 stasiun monitor yang ada di
Hawaii, Kwajalein, Ascension Island, Diego Garcia, dan Colorado Springs. Terdapat 3 ground
antenna yaitu Ascension Island, Diego Garcia, dan Kwajalein. Sedangkan Master Control
Station (MCS) berlokasi di Falcon AFB di Colorado. Stasiun monitor selalu mengawasi satellit,
dan mengecheck error data yang dipancarkan. Data-data ini diproses di MCS untuk menentukan
orbit satelit dan mengkoreksi data yang dikirim oleh satelit. Setelah dikoreksi, data itu dikirm
balik ke tiap-tiap satelit lewat ground antenna. Dengan cara ini, satelit akan mentransmisikan
data yang tepat pada semua pengguna. Bagian ketiga adalah USER. Para pengguna jasa GPS
bisa mendapatkan/membeli receiver GPS, tentunya tipe SPS untuk bisa mengakses pancaran
satelit. Untuk receiver GPS sendiri bermacam-macam jenis.
Teknik Operasional GPS
Global Positioning System ( sistem pencari posisi global) atau sering disingkat dengan GPS,
adalah suatu jaringan satelit yang secara terus menerus memancarkan sinyal radio dengan
frekuensi yang sangat rendah. Alat penerima GPS secra pasif menerima sinyal ini, dengan syarat
bahwa pandangan ke langit tidak tidak boleh terhalang, dan biasanya alat ini hanya bekerja di
ruang terbuka.
Satelit GPS bekerja pada referensi waktu yang sangat teliti dan memancarkan data yang
menunjukkan lokasi dan waktu pada saat itu. Operasi dari seluruh satelit GPS yang ada
disinkronisasikan sehingga memancarkan sinyal sama. Alat penerima GPS akan bekerja jika ia
menerima sinyal dari sedikitnya 4 buah satelit GPS, sehingga posisinya dalam tiga dimensi bisa
dihitung. Pada saat ini sedikitnya ada 24 satelit GPS yang beroperasi setiap waktu dan
dilengkapi dengan beberapa cadangan . Satelit tersebut dioperasikan oleh Departemen
Pertahanan Amerika Serikat, mengorbit selama 12 jam (dua orbit per hari) pada ketinggian
sekitar 11.500 mile dan bergerak dengan kecepatan 2000 mil per jam. Ada stasiun penerima di
bumi yang mengitung lintasan orbit setiap satlit dengan teliti.
GPS adalah suatu sistem yang dapat membantu kita mengetahui posisi kordinat letak kita
berada. Sedangkan untuk menerima sinyal dipancarkan oleh GPS, kita membutuhkansuatu alat
yang dapat membaca sinnyal tersebut. Yang biasa kita sebut GPS adalah sebenarnya merupakan
alat penerima. Karena alat ini dapat memberikan nilai koordinat letak ia digunkan maka
keberadaan GPS merupakan terobosan besar bagi SIG.
Teknologi GPS
Global Positioning System (GPS) adalah suatu metoda pengukuran posisi di atas permukaan
bumi dengan menggunakan teknologi satelit dan alat penerima yang akan memberikan titik
koordinat letak. Satelit yang dipergunakan oleh GPS adalah Navigation Satellite Timing and
Ranging (NAVSTAR).
Disamping satelit yang bergerak diangkasa yang berputar pada orbit, ada juga satelit bumi yang
berfungsi untuk mengatur dan menghitung orbit satelit yang dikelola oleh Departement of
Defense (DoD) atau Departemen Pertahanan Amerika Serikat.
• Satelit Navstar yang dioperasional diangkasa berjumlah 24 satelit yang terdiri dari i 6 orbit
dengan tiap orbitnya terdiri dari 4 satelit, dengan ketinggian orbitnya setinggi 20.200 Km.
Periode orbit dari satelit-satelit Navstar selama 11 jam 58 menit (+ 12 jam) dan setiap saat 4 s/d
10 satelit GPS akan teramati dari permukaan bumi.
Segmentasi GPS
Secara umum segment GPS terdiri dari 3 yaitu :
– Space segment
– Control System Segment
– User Segment
Space Segment. Terdiri dari 24 satelit Navstar yang memancarkan 2 frekuensi yaitu L1 dengan
frekuensi 1575,42 Mhz, dan L2 dengan frekuensi 1227,60 Mhz. L1 membawa 2 buah kode biner
yaitu P-code (Precise or Private Code) dan C/A-code (Clear Access or Coarse Acquisition) dan
L2 hanya membawa P-code.
Control System Segment. Control System Segment yaitu stasiun-stasiun yang berfungsi untuk
mengontrol satelit, antara lain berada di Pulau Ascension, Diego Garcia, Hawaii, Colorado
Springs, dll.
User Segment. User segment adalah pengguna receiver GPS.
Tipe Receiver GPS
Tipe Receiver GPS dapat dibagi berdasarkan ketelitian, Data, dan sinyal yang diterima.
Berdasarkan ketelitian yang diperoleh, receiver GPS terdiri dari Tipe Navigasi dan tipe
geodetic.
1. Tipe Navigasi, digunakan untuk alat navigasi atau pengukuran-pengukuran yang tidak
membutuhkan ketelitian tinggi (level kesalahan berkisar 2 m – puluhan meter).
2. Tipe Geodetic, biasanya digunakan untuk pengukuran-pengukuran yang menuntut
ketelitian yang relatif tinggi, misalnya untuk titik kontrol (referensi). Ketelitian milimeter dapat
diperoleh dengan menggunakan peralatan Geodetic dengan metoda differensial dan dengan
perencanaan serta pelaksanaan yang tepat.
Berdasarkan data, receiver GPS diklasifikasi menjadi :
– Receiver kode C/A
– Receiver kode C/A + fase L1
– Receiver kode C/A + fase L1 + fase L2
– Receiver kode C/A + kode P + fase L1, L2
Berdasarkan Sinyal yang diterima receiver GPS menginformasikan :
- Posisi satelit
- Jarak ke satelit ( C . ∆t )
- Waktu
- Kesehatan satelit
- Informasi lainnya
Metoda Penentuan Posisi
Pada penentuan posisi dengan menggunakan GPS ada 5 metode yang umum dilakukan yaitu
static, Rapid static, Pseudo Kinetic, Stop and Go dan Kinematic.
Static, dimana receiver GPS tidak bergerak selama pengamatan (biasanya cukup lama).
Rapid Static, pada dasarnya sama dengan cara static, bedanya lama pengamatan untuk rapid
static cukup singkat (biasanya 5 – 20 menit).
Pseudo Kinematic, pada dasarnya sama dengan rapid static, bedanya pada pseudo kinematic
dilakukan dua kali pengamatan dengan selang waktu lebih besar dari pengamatan pertama.
Stop and Go, disebut juga semi kinematis. Receiver berhenti sejenak (beberapa menit) di titik
yang ditentukan, kemudian bergerak ke titik berikutnya dimana selama pergerakan receiver
tetap on dan menangkap sinyal.
Kinematic, yaitu penentuan posisi dengan receiver GPS bergerak tanpa berhenti.
Ketelitian GPS
Hal atau faktor yang mempengaruhi ketelitian GPS antara lain :
– Jenis receiver (Geodetic atau Navigasi)
– Jenis data (pseudorange atau fase pembawa)
– Metoda penentuan posisi (differensial, absolut, dll)
– Kondisi ionosfer dan troposfer
– Efek multipath
– Ketelitian data (ephemeris dll)
– Geometri satelit
– Teknik pemrosesan data
Sumber Kesalahan / Bias :
Dalam pengambilan koordinat titik GPS ada beberapa sumber-sumber bias yaitu kesalahan