GPS (Global Positioning Sistem)

Transkripsi

1 Global Positioning Sistem atau yang biasa disebut dengan GPS adalah suatu sistem yang berguna untuk menentukan letak suatu lokasi di permukaan bumi dengan koordinat lintang dan bujur dengan bantuan penyelarasan dari sinyal satelit. Sistem ini menggunakan kurang lebih 24 satelit dengan minimum 4 satelit untuk dapat menentukan lokasi, kecepatan, arah dan waktu si pengguna GPS. Sejarah Satelit yang mengudara Desain awal dari GPS berdasarkan sistem serupa yang telah ada untuk sistem radio navigasi di darat seperti LORAN dan The Decca Navigator, dikembangkan awal tahun 1940an dan digunakan oleh angkatan laut Kerajaan Inggris selama perang dunia ke-2. Selanjutnya pengembangan GPS terinspirasi dari Uni Soviet yang pada tahun 1957 meluncurkan satelit pertama mereka, Sputnik. Pada saat itu, tim ilmuwan dari Amerika Serikat yang dipimpin oleh Dr. Richard B. Kershner memonitor radio Sputnik. Mereka menemukan bahwa efek Doppler berpengaruh pada transmisi radio dari satelit ke bumi. Efek Doppler saat itu menunjukan bahwa transmisi radio yang satelit Sputnik luncurkan di awal memiliki frekuensi yang sangat tinggi namun semakin melemah seiring dengan jauhnya perjalanan dari satelit ke penerima radio satelit di permukaan bumi. Dengan pengamatan tersebut, tim ilmuwan Amerika Serikat menyadari bahwa dengan mengetahui koordinat bujur dan lintang mereka di bumi, mereka dapat menentukan lokasi posisi satelit tersebut mengorbit berdasarkan tolak ukur penyimpangan efek Doppler. Timeline Pada tahun 1972, Holloman AFB AS melakukan perbandingan pengujian dua prototipe penerima GPS di atas White Sand Missile Range, menggunakan satelit tiruan pangkalan pusat. Tahun 1978, satelit percobaan pertama Block-I GPS diluncurkan. Tahun 1983, setelah pesawat interseptor Rusia menembak pesawat terbang sipil KAL 007 di wilayah udara terlarang Rusia, yang membunuh 269 orang dalam peristiwa tersebut, presiden Amerika Serikat Ronald Reagan mengumumkan bahwa sistem GPS akan dapat digunakan oleh rakyat sipil begitu sistem itu selesai dibuat. Tahun 1985, sepuluh satelit percobaan Block-I GPS tambahan diluncurkan untuk memvalidasi konsep tersebut. Pada 14 Februari 1989, satelit modern Block-II pertama diluncurkan. Tahun 1992, Space Wing kedua, yang pada dasarnya mengontrol sistem, di-nonaktifkan dan diganti dengan Space Wing ke-50. Pada Desember 1993 sistem GPS mampu beroperasi untuk pertama kalinya. Pada 17 Januari 1994, konstelasi komplit 24 satelit telah mengorbit. Kemampuan untuk beroperasi penuh dideklarasikan oleh NAVSTAR pada April 1995.

2 Tahun 1996, menyadari pentingnya GPS bagi rakyat sipil, presiden AS Bill Clinton mengeluarkan kebijakan langsung yang menyatakan GPS sebagai dual-use sistem dan mendirikan Interagency GPS Executive Board untuk mengatur penggunaannya sebagai aset negara. Tahun 1998, Wakil Presiden Amerika Serikat Al Gore mengumumkan rencana untuk mengupgrade GPS dengan dua sinyal sipil untuk mempertinggi keakuratan dan keandalan pengguna, terutama dengan respek terhadap faktor keselamatan penerbangan. Pada 2 mei 2000, Selective Availability tidak dilanjutkan sebagai hasil dari Peraturan Pemerintah tahun 1996, memungkinkan pengguna untuk menerima sinyal tidak bertingkat secara global. Tahun 2004, pemerintah AS menandatangani sebuah perjanjian bersejarah dengan Komunitas Eropa membangun kerjasama dalam bidang GPS dan rencana sistem Galileo Eropa. Tahun 2004, presiden AS George W. Bush memperbaharui kebijakan nasional, menggantikan lembaga eksekutif dengan National Space-Based Positioning, Navigation, and Timing Executive Committee. November 2004, Qualcomm mengumumkan keberhasilan menguji aplikasi bantuan sistem GPS pada telepon genggam. 2005, satlelit GPS pertama yang dimodernisasi diluncurkan dan mulai mentransmisikan sinyal sipil kedua (L2C) untuk meningkatkan manfaatnya bagi pengguna. Peluncuran terbaru pada 17 Oktober Satelit GPS tertua yang masih beroperasi diluncurkan pada 4 Juli 1991 dan mulai dioperasikan pada 30 Agustus September 2007, peraturan tentang Sistem Pengendalian Segmen Pusat yang telah usang digantikan dengan Rencana Evolusi Arsitektur yang baru. Struktur GPS sekarang terdiri dari 3 bagian penting. Yaitu space segment (SS), sebuah control segment (CS), dan user segment (US). US Air Force mengembangkan, memelihara, dan mengoperasikan space dan control segment. Satelit GPS mentransmisikan sinyal dari angkasa, dan setiap penerima GPS menggunakan 3 signal untuk menentukan lokasi 3 dimensi (garis bujur, lintang, dan ketinggian) dan waktu sekarang. Space Segment Stasiun Monitor Antena GPS Space segment atau disebut juga dengan bagian angkasa, merupakan kumpulan dari satelit satelit di orbit bumi sekitar mil di atas permukaan laut. Lokasi lokasi mereka telah diatur sedemikian rupa sehingga mnimal ada 4 satelit yang dapat menerima sinyal. Kekuatan sinyal satelit dapat menembus awan, kaca dan plastik. Tapi tidak dapat menembus gedung atau gunung. Posisi satelit yang tengah beredar juga dapat mempengaruhi kemampuan penentuan posisi si pengguna. Control Segment

3 Merupakan bagian untuk mengontrol data yang dipancarkan dari satelit. Memberikan koreksi data dan mengembalikannya ke satelit lagi untuk kemudian diolah. Data yang telah diolah selanjutnya dapat digunakan kembali untuk menentukan lokasi pengguna gps di bumi. User Segment Bagian ini terdiri dari alat navigasi yang user gunakan. Satelit memancarkan data almanac dan ephemeris yang akan diterima oleh alat navigasi secara kontinyu. Untuk menentukan lokasi pengguna setidaknya diperlukan minimal 3 buah satelit, namun untuk mendapatkan informasi ketinggian, diperlukan lagi tambahan 1 satelit. Makin banyak jumlah satelit yang digunakan, maka akan semakin akurat juga penentuan lokasinya. Persamaan Navigasi Pengguna mendapatkan pesan dari satelit mengenai posisi satelit dan waktu pengiriman data. Jika diibaratkan dengan variabel, maka lokasi satelit diberikan variabel x, y, z. Sedangkan waktu pengiriman menggunakan variabel s. Menjadi [x i, y i, z i, s i]. dimana huruf i kecil melambangkan satelit nomor berapa yang memberikan data dimana diperlukan minimal 4 satelit. Jika variabel untuk waktu yang diterima oleh GPS dilambangkan dengan tanda t i, maka waktu sebenarnya yang diterima adalah t i = t i + b dimana b merupakan offset waktu penerimaan dari satelit yang lebih jauh lebih akurat. Waktu offset dari penerima data disamakan untuk semua satelit dengan asumsi semua satelit memiliki sinkronisasi waktu yang benar benar akurat. Maka, waktu penerimaan pesan adalah t i + b s i dimana s i adalah waktu satelit. Jika diasumsikan bahwa pesan dikirimkan dengan kecepatan cahaya yang disimbolkan dengan c, maka jarak yang ditempuh adalah (t i + b s i )c. Untuk sebanyak n satelit, persamaan yang memenuhinya adalah: (x x i ) 2 + (y y i ) 2 + (z z i ) 2 = ([t i + b s i ]c) 2, i = 1, 2,, n Atau dalam istilah pseudoranges, p i = (t i s i )c,sebagai (x x i ) 2 + (y y i ) 2 + (z z i ) 2 bc = p i, i = 1, 2,, n Karena persamaannya memiliki 4 nilai yang tidak diketahui [x, y, z, b], yaitu tiga komponen dari posisi penerima GPS dan jam yang tidak tentu, maka setidaknya diperlukan 4 satelit untuk menyelesaikan persamaan ini. Ketika ada lebih dari 4 satellit yang digunakan, maka membutuhkan teori lain untuk menyelesaikannya. Pengaplikasian GPS Walaupun dikembangkan oleh militer, namun GPS merupakan dual-use technology yang berarti dapat digunakan oleh militer dan juga warga sipil. GPS telah digunakan secara luas sebagai alat pendukung untuk penjualan, penggunaan ilmiah, pelacakan, dan pengawasan. Penggunaan fungsi waktu yang tepat dari GPS memberikan keuntungan bagi kegiatan sehari-hari seperti perbankan, pengoperasian telepon genggam, dan bahkan pengendalian listrik dengan sinkronisasi yang baik dari GPS. GPS Receiver dengan antenna terintegrasi

4 Contoh penggunaan GPS Astronomi : sebagai pencari posisi dan data sinkronisasi waku digunakan untuk astrometry dan perhitungan celestial mechanic. Digunakan oleh pengamat amatir yang menggunakan teleskop kecil sampai kalangan professional. Contohnya untuk mencari planet di luar tata surya. Tour GPS : menentukan di lokasi mana informasi yang perlu ditampilkan. Misalnya informasi tentang Point of Interest tertentu. Search and Rescue: pilot yang jatuh atau dapat dengan mudah ditemukan dengan adanya GPS yang menempel pada peralatan mereka. Contoh alat GPS

5 Sumber: