GLOBAL POSITIONING SYSTEM
1.1 GPS (Global Positioning System)
adalah sistem satelit navigasi dan penentuan posisi. Sistem ini didisain 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
1.2 Kemampuan GPS
Beberapa kemampuan GPS antara lain dapat memberikan informasi tentang
posisi, kecepatan, dan waktu secara cepat, akurat, murah, dimana saja di bumi
ini tanpa tergantung cuaca. Ketelitian penentuan posisi dari GPS dapat mencapai
beberapa mm, untuk ketelitian kecepatan dapat mencapai beberapa cm/s, dan untuk
ketelitian waktu dapat mencapai beberapa nanodetik.
Untuk tingkat ketelitian
posisi sangat tergantung pada beberapa faktor yaitu metode penentuan posisi,
geometri satelit, tingkat ketelitian data, dan metode pengolahan datanya.
1.3 Segmen Penyusun Sistem GPS
Secara umum ada tiga segmen dalam sistem GPS yaitu segmen segmen satelit, segmen kontrol, dan segmen pengguna.
Gambar 1. Segmen Sistem GPS
- segmen satelit
Satelit GPS dapat
dianalogikan sebagai stasiun radio angkasa, yang diperlengkapi dengan
antena-antena untuk mengirim dan menirima sinyal-sinyal gelombang.
Sinyal-sinyal ini selanjutnya diterima oleh receiver
GPS di permukaan bumi atau dekat permukaan bumi, dan digunakan untuk menentukan
informasi posisi, kecepatan, maupun waktu. Satelit GPS yang terdapat di orbit
berjumlah 24 satelit, dibagi dalam 6 (enam) bidang orbit. Lintasan orbit
mendekati lingkaran dan berjarak dari bumi 20.200 km dengan periode orbit 12
jam.
Gambar 2. Konfigurasi Satelit GPS
- Segmen Kontrol
Secara umum segmen
sistem kontrol berfungsi mengontrol dan memantau operasional satelit dan
memastikan bahwa satelit berfungsi sebagaimana mestinya. Segmen kontrol ini
terdiri dari Master Control Station (MCS) + Monitor Station (MS), Monitor
Station (MS) dan Groun Antena Station (GAS).
Untuk MCS terletak di
Colorado Springs (USA), skema kerja segmen kontrol seperti gambar berikut :
Gambar 3. Skema Kerja
Sistem Kontrol
- Segmen Pengguna
Segmen pengguna terdiri
dari para pengguna satelit GPS di manapun berada. Dalam hal ini alat penerima sinyal GPS (GPS receiver) diperlukan untuk
menerima dan memproses sinyal-sinyal dari satelit GPS untuk digunakan dalam
penentuan posisi, kecepatan dan waktu. Komponen utama dari suatu receiver GPS
secara umum adalah antena dengan pre-amplifier, bagian pengidentifikasi sinyal
dan pemroses sinyal, pemroses mikro untuk pengontrolan receiver, data sampling
dan pemroses data (solusi navigasi), osilator presisi, catu daya, unit perintah
dan tampilan, dan memori serta perekam data.
1.4 Prinsip
penentuan posisi dengan GPS
Prinsip penentuan posisi dengan GPS yaitu menggunakan metode reseksi
jarak, dimana pengukuran jarak dilakukan secara simultan ke beberapa satelit
yang telah diketahui koordinatnya. Pada pengukuran GPS,
setiap epoknya memiliki empat parameter yang harus ditentukan : yaitu 3 parameter
koordinat X,Y,Z atau L,B,h dan satu parameter kesalahan waktu akibat
ketidaksinkronan jam osilator di satelit dengan jam di receiver GPS. Oleh karena itu diperlukan minimal pengukuran jarak ke empat satelit.
Gambar 4. Sistem
Koordinat Kartesian dan Geosentrk
1.5
Tipe alat
(Receiver ) GPS
Ada 3 macam tipe alat GPS, dengan masing-masing memberikan tingkat
ketelitian (posisi) yang berbeda-beda.
Tipe alat GPS pertama
adalah tipe Navigasi (Handheld, Handy GPS). Tipe nagivasi harganya cukup murah,
sekitar 1 - 5 juta rupiah, namun ketelitian posisi yang diberikan saat ini baru
dapat mencapai 3 sampai 6 meter.
Tipe alat yang
kedua adalah tipe geodetik single frekuensi (tipe pemetaan), yang biasa
digunakan dalam survey dan pemetaan yang membutuhkan ketelitian posisi sekitar
sentimeter sampai dengan beberapa desimeter.
Gambar 5. Perbandingan Tingkat Ketelitian Tipe GPS dan
Harga GPS
kontrol, survey
deformasi, dan geodinamika. Harga receiver tipe geodetik cukup mahal,
mencapai ratusan juta rupiah untuk 1 unitnya
Gambar 6. Contoh GPS Tipe Navigasi
Henheld
(Garmin 12Cx)
1.6 Sinyal dan Bias pada GPS
GPS memancarkan dua sinyal yaitu frekuensi L1 (1575.42 MHz) dan L2
(1227.60 MHz). Sinyal L1 dimodulasikan dengan dua sinyal pseudo-random yaitu
kode P (Protected) dan kode C/A (coarse/aquisition). Sinyal L2 hanya membawa
kode P. Setiap satelit mentransmisikan kode yang unik sehingga penerima
(receiver GPS) dapat mengidentifikasi sinyal dari setiap satelit. Pada saat
fitur ”Anti-Spoofing” diaktifkan, maka kode P akan dienkripsi dan selanjutnya
dikenal sebagai kode P(Y) atau kode Y.
Ketika sinyal melalui
lapisan atmosfer, maka sinyal tersebut akan terganggu oleh konten dari atmosfer
tersebut. Besarnya gangguan di sebut bias. Bias sinyal yang ada utamanya
terdiri dari 2 macam yaitu bias ionosfer dan bias troposfer.
Bias ini harus
diperhitungkan (dimodelkan atau diestimasi atau melakukan teknik differencing untuk metode diferensial
dengan jarak baseline yang tidak terlalu panjang) untuk mendapatkan solusi
akhir koordinat dengan ketelitian yang baik. Apabila bias diabaikan maka
dapat memberikan kesalahan posisi sampai dengan orde meter.
1.7 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.
Lebih lanjut (detail) lagi, berbagai macam pengembangan metoda-metoda
seperti SPP (Standar Positioning Service), DGPS (Differential GPS), RTK (Real
Time Kinematic), Survei GPS, Rapid statik, pseudo kinematik, dan stop and go,
serta masih ada beberapa metode lainnya.
