Latar
Belakang
Seiring
dengan berkembangnya ilmu pengetahuan dan teknologi, maka berkembang pula
alat-alat canggih yang dapat membantu kita dalam mengerti perkembangan
tersebut. Sebagai penduduk suatu negara, kita harus dapat mengikuti
perkembangan yang terjadi di negara kita maupun di negara lain. Sehingga kita
tidak akan ketinggalan oleh negara lain.
Salah satu
alat yang dapat kita sebut canggih adalah GPS, yaituGlobal Positioning System.
Dalam makalah ini kami membahas mengenai apa itu GPS dan apa manfaat GPS bagi
kehidupan kita.
Tujuan
Tujuan
pembuatan makalah mengenai GPS ini, adalah untuk mendapatkan informasi mengenai
GPS. Diharapkan dengan adanya makalah ini, pembaca dapat lebih mengerti
mengenai GPS dengan lebih jelas.
PEMBAHASAN
A. Pengertian
A. Pengertian
GPS adalah sistem radio navigasi dan penentuan posisi menggunakan satelit yang
dimiliki dan dikelola oleh Amerika Serikat. Sistem ini dapat digunakan oleh
banyak orang sekaligus dalam segala cuaca, serta didesain untuk memberikan
posisi dan kecepatan tiga dimensi yang teliti dan juga informasi mengenai waktu
secara kontinyu di seluruh dunia.
GPS telah banyak digunakan di Indonesia, antara lain untuk eksplorasi minyak,
pertambangan, geologi, kelautan, dan dapat diintegrasikan dengan SIG misalnya
untuk tracking benda bergerak (mobil, pesawat, satelit, dll). Secara
komersial alat ini selain dapat membantu pengguna dalam menentukan lokasinya di
permukaan bumi, juga dapat merekomendasikan lintasan dari lokasi saat ini hingga
tujuan perjalanan, merekam lintasan yang pernah dilalui dan memberikan
informasi lokasi fasilitas-fasilitas penting terdekat seperti ATM, Bank,
supermarket dan lain-lain.
B. Sejarah Perkembangan GPS
Sejarah
GPS dimulai dari awal tahun 1960-an saat Departemen Pertahanan (Dephan) Amerika
Serikat merasa perlu memiliki sistem navigasi yang akurat, dapat berfungsi
secara global, dalam segala cuaca, dan tersedia setiap saat. Berbagai
pendekatan dan teknologi diuji coba sampai akhirnya pada akhir tahun 1973
Dephan AS menyetujui pelaksanaan uji coba satelit Navstar yang menjadi generasi
pertama dari satelit GPS. Hingga tahun 1983, masa pemerintahan Presiden Ronald
Reagan mengizinkan penggunaan GPS untuk pesawat sipil setelah terjadi insiden
penembakan pesawat Korean Airlines, penerbangan 007 yang dianggap “nyasar”
melintasi perbatasan Uni Soviet. Sejak saat itu, GPS mulai disiapkan untuk
dipergunakan oleh kalangan sipil secara internasional, terutama untuk kalangan
penerbangan dan kelautan.
Lonjakan
pesat industri GPS pertama terjadi di tahun 1991 saat terjadinya Perang Teluk.
Pada saat itu, Pentagon memesan 10.000 unit dan 3.000 unit perangkat GPS
nonmiliter dari Trimble Navigation dan Magellan Systems. Pada perkembangan
selanjutnya, perangkat GPS terus dikembangkan semakin baik, andal, dan
terjangkau harganya.
C. Spesifikasi GPS
C.1 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.
C.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. Hal yang perlu dicatat bahwa GPS adalah
satu-satunya sistem navigasi ataupun sistem penentuan posisi dalam beberapa
abad ini yang memiliki kemampuan handal seperti itu. Ketelitian dari GPS dapat
mencapai beberapa mm untuk ketelitian posisinya, beberapa cm/s untuk ketelitian
kecepatannya dan beberapa nanodetik untuk ketelitian waktunya. Ketelitian
posisi yang diperoleh akan tergantung pada beberapa faktor yaitu metode
penentuan posisi, geometri satelit, tingkat ketelitian data, dan metode
pengolahan datanya.
C.3 Produk yang diberikan GPS
Secara umum produk dari GPS adalah posisi, kecepatan, dan waktu. Selain itu ada
beberapa produk lainnya seperti percepatan, azimuth, parameter attitude, TEC
(Total Electron Content), WVC (Water Vapour Content), Polar motion parameters,
serta beberapa produk yang perlu dikombinasikan dengan informasi eksternal dari
sistem lain, produknya antara lain tinggi ortometrik, undulasi geoid, dan
defleksi vertikal.
C.4 Segmen Penyusun Sistem GPS
Secara umum ada tiga segmen dalam sistem GPS yaitu segmen sistem kontrol, segmen
satelit, dan segmen pengguna.
Satelit GPS dapat dianalogikan sebagai stasiun radio angkasa, yang
diperlengkapi dengan antena-antena untuk mengirim dan menerima sinyal –sinyal
gelombang. Sinyal-sinyal ini selanjutnya diterima oleh receiver GPS di/dekat
permukaan bumi, dan digunakan untuk menentukan informasi posisi, kecepatan,
maupun waktu. Selain itu satelit GPS juga dilengkapi dengan peralatan untuk
mengontrol attitude satelit. Satelit-satelit GPS dapat dibagi atas beberapa
generasi yaitu ; blok I, blok II, blok IIA, blok IIR dan blok IIF. Hingga april
1999 ada 8 satelit blok II, 18 satelit blok II A dan 1 satelit blok II R yang
operasional.
Secara umum segmen sistem kontrol berfungsi mengontrol dan memantau operasional
satelit dan memastikan bahwa satelit berfungsi sebagaimana mestinya. 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 RF dengan 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.
C.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 – 4 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. Tipe terakhir adalah tipe Geodetik dual frekuensi yang dapat
memberikan ketelitian posisi hingga mencapai milimeter. Tipe ini biasa
digunakan untuk aplikasi precise positioning seperti pembangunan jaring titik
kontrol, survey deformasi, dan geodinamika. Harga receiver tipe geodetik
cukup mahal, mencapai ratusan juta rupiah untuk 1 unitnya.
C.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.
C.7 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.
C.8 Ketelitian Posisi yang diperoleh dari Sistem GPS
Untuk aplikasi sipil, GPS memberikan nilai ketelitian posisi dalam spektrum
yang cukup luas, mulai dari meter sampai dengan milimeter. Sebelum mei
2000 (SA on) ketelitian posisi GPS metode absolut dengan data psedorange
mencapai 30 – 100 meter. Kemudian setelah SA off ketelitian membaik
menjadi 3 – 6 meter. Sementara itu Teknik DGPS memberikan ketelitian 1-2
meter, dan teknik RTK memberikan ketelitian 1-5 sentimeter. Untuk posisi
dengan ketelitian milimeter diberikan oleh teknik survai GPS dengan peralatan
GPS tipe geodetik dual frekuensi dan strategi pengolahan data tertentu.
D. Implementasi
· Menghitung
jarak dan arah dari lokasi tempat kita berada.
· Satu
unit GPS dapat menyimpan dalam memory lokasi di mana kita berada saat ini.
· Setiap
lokasi dapat diberi nama atau nomor dan tanggal dan waktu.
· Mengingat
lokasi yang pernah kita simpan.
· Mengarahkan
kita dari satu lokasi ke lokasi lain dengan simbol berupa grafik.
· Menyimpan
rute perjalanan kita dan mengantar kita kembali dengan rute yang sama.
· Berfungsi
sebagai kompas yang dapat menuntun kita ke arah yang tepat.
· Dapat
digunakan sebagai penunjuk arah di kapal, mobil dengan menggunakan daya sebesar
12 volt.
· Beberapa
GPS dapat menunjukkan peta jalan-jalan utama, sungai-sungai.
· Beberapa
GPS juga dapat menampilkan kekuatan baterai, posisi satelit, kekuatan sinyal.
E. Aplikasi
E. Aplikasi
Aplikasi
GPS sangat beragam dan tidak terbatas pada hal-hal yang berhubungan dengan
penentuan posisi saja. Di udara, GPS digunakan sebagai salah satu alternatif
peralatan navigasi pesawat terbang. Dibandingkan dengan peralatan navigasi
lain, penerima GPS paling mudah digunakan karena langsung memberikan posisi
pesawat sehingga sangat cepat menjadi populer. Dengan menggunakan beberapa
penerima GPS, orientasi kemiringan pesawat juga bisa dihitung, GPS juga favorit
digunakan untuk membimbing pesawat tanpa awak dan rudal-rudal jarak jauh.
Di laut,
kapal-kapal juga senang menggunakan GPS karena alasan kemudahan penggunaannya.
IMO (International Maritime Organization) bahkan menganjurkan pemakaian AIS (Automatic
Identification System), yaitu alat penerima GPS yang secara periodik
mengirimkan posisi kapal. GPS juga digunakan untuk mempelajari kebiasaan
migrasi satwa laut.
Penerima
GPS yang tersedia dalam berbagai bentuk dan ukuran membuat penggunaannya di
darat juga beragam. Mulai dari penerima GPS handheld untuk perjalanan lintas
alam seharga sekitar Rp 1 juta sampai penerima GPS untuk memantau perjalanan
truk-truk kontainer dan kereta api. GPS juga digunakan membuat peta dan
membantu bermain golf. Jam satelit GPS yang sangat presisi juga banyak
dimanfaatkan, di antaranya sinkronisasi antar BTS/menara pada jaringan telepon
seluler.
Beberapa
tahun belakangan GPS bahkan dimanfaatkan juga di angkasa luar untuk mendapatkan
posisi satelit lainnya. Akan tetapi, aplikasi yang paling kreatif menurut
penulis adalah menggunakan GPS sebagai radar.
Kesimpulan
· Global
Positioning System adalah alat yang digunakan untuk mengetahui posisi seseorang
pada satu saat. Yang ditransmisikan GPS bukan informasi posisi kita tetapi
posisi satelit dan jarak penerima GPS kita dari satelit. Informasi ini diolah
alat penerima GPS kita dan hasilnya ditampilkan kepada kita.
· GPS
memiliki banyak fungsi yang bermanfaat bagi kehidupan kita, seperti melihat
lokasi di mana kita berada, menunjukkan arah untuk ke lokasi yang ingin kita
tuju, sebagai kompas, menunjukkan peta lokasi suatu tempat berupa gambar jalan
dan sungai.
· GPS
bekerja dengan cara tiap satelit mentransmisikan data navigasi dalam sinyal
CDMA (Code Division Multiple Access)-sama seperti jenis sinyal untuk telepon
seluler CDMA. Sinyal CDMA menggunakan kode pada transmisinya sehingga penerima
GPS tetap bisa mengenali sinyal navigasi GPS walaupun ada gangguan pada
frekuensi yang sama. Kode CDMA tiap satelit dipilih dengan saksama agar tidak
mengganggu transmisi satelit lainnya.
· Satelit-satelit
ini dikontrol dari 5 stasiun Bumi, 4 stasiun Bumi yang bekerja otomatis dan
satu stasiun Bumi pengontrol utama. Empat stasiun Bumi otomatis hanya berfungsi
menerima data dari satelit GPS dan meneruskan informasi itu ke stasiun
pengontrol utama. Stasiun pengontrol utama memberikan koreksi data navigasi ke
satelit-satelit GPS.
· Bagian
akhir dari sistem GPS ini adalah alat penerima GPS yang akhirnya menghitung
semua data, melakukan korelasi, dan menampilkan data posisi di layar display.
· Kita
tidak bisa memakai GPS di tempat tertutup atau terhalang gedung-gedung tinggi
karena alat GPS perlu melihat langsung satelit untuk menerima informasi. Dengan
GPS Garmin bahasa yang tersedia hanya bahasa-bahasa Eropa saja. Jenis
baterai AA dan jika baterai habis, tidak ada cadangan bantuan navigasi.
Kelemahan alat GPS yaitu kesalahan untuk menghitung ketinggian cukup besar
dan kurang cocok untuk membantu sebagai informasi navigasi di daerah
pegunungan.
· Aplikasi
GPS sangat beragam dan tidak terbatas pada hal-hal yang berhubungan dengan
penentuan posisi saja. Dibandingkan dengan peralatan navigasi lain, penerima
GPS paling mudah. GPS juga digunakan untuk radar,membimbing pesawat tanpa awak
dan rudal-rudal jarak jauh, mempelajari kebiasaan migrasi satwa laut, memantau
perjalanan truk-truk kontainer dan kereta api. GPS juga digunakan membuat peta
dan membantu bermain golf, mendapatkan posisi satelit lainnya.
Daftar Pustaka