Sekilas Mengenai GPS

Assalammu'alaikum wr.wb

Sekilas Mengenai GPS

Seperti yang kita ketahui Global Positioning System (GPS)  adalah suatu sistem Navigasi milik AS Berbasis Satelit yang menyediakan Jasa pengguna dengan positioning, navigasi, informasi lokasi dan waktu dalam segala kondisi cuaca, Sistem ini dibuat untuk memberikan posisi dan kecepatan tiga-dimensi serta informasi mengenai waktu, secara berlanjut di seluruh dunia tanpa bergantung waktu dan cuaca yang kita gunakan sehari-hari di mana saja, kapan saja, dimana tidak ada garis yang terhalang antara Bumi dan pandangan satelit GPS.

Saat ini GPS banyak digunakan di seluruh dunia dalam berbagai bidang aplikasi yang menuntut informasi tentang posisi, kecepatan, percepatan ataupun waktu. tak hanya itu GPS juga dapat memberikan informasi posisi dengan ketelitian bervariasi dari beberapa millimeter (orde nol) sampai dengan puluhan meter.

Sistem juga ini menyediakan kemampuan penting untuk pengguna militer, sipil dan komersial di seluruh dunia, Sistem ini terdiri dari tiga segmen: segmen angkasa, segmen kontrol, dan segmen pengguna.

Hal ini dikelola oleh pemerintah Amerika Serikat dan dapat diakses secara bebas kepada siapa pun dengan (susunan/jajaran) 24 satelit dan stasiun penerima di bumi.

GPS menggunakan “Satelit -Satelit” buatan tersebut sebagai titik referensi untuk menghitung posisi. Pada prinsipnya seluruh posisi di bumi dapat dipantau dan diketahui koordinatnya dengan menggunakan GPS.

Aplikasi-aplikasi Teknologi GPS GPS (Global Positioning System) adalah sistem satelit navigasi yang paling populer dan paling banyak diaplikasikan di dunia pada saat ini, baik di darat, laut, udara, maupun angkasa. Disamping aplikasi-aplikasi militer, bidang-bidang aplikasi GPS yang cukup marak saat ini antara lain meliputi survai pemetaan, geodinamika, geodesi, geologi, geofisik, transportasi dan navigasi, pemantauan deformasi, pertanian, kehutanan, dan bahkan juga bidang olahraga dan rekreasi. Di Indonesia sendiri penggunaan GPS sudah dimulai sejak beberapa tahun yang lalu dan terus berkembang sampai saat ini baik dalam volume maupun jenis aplikasinya

Penentu Lokasi

Sebagai ganti dari stasiun pemancar yang dipasang di bumi, maka AS meluncurkan satelit ke Angkasa yang memancarkan sinyal posisi, dimana kita dalam kondisi terlihat dalam garis sudut satelit, di abad pertengahan ditemukan cara baru dengan menggunakan sinyal Radio.

Dengan menangkap sinyal dari satelit. Dengan GPS kita bisa mengetahui posisi kita di belahan muka Bumi ini, jadi kita tidak lagi tersesat bila kita tahu arah dan posisi yang kita tuju.

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 diperlukan minimal pengukuran jarak ke empat satelit.

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.

GPS memiliki dua tingkat ketelitian:

* Sistem posisi standar (standard positioning system / SPS)

SPS merupakan yang disediakan untuk umum (sipil). Tingkat akurasi yang dihasilkan adalah 100 m untuk posisi horisontal dan 150 meter untuk posisi vertikal.

* Sistem posisi presisi (precision positioning system / PPS)

PPS digunakan oleh Departemen Pertahanan AS dan tidak disediakan untuk umum.

*Satu hal yang perlu di perhatikan, Karena GPS bekerja mengandalkan satelit, maka penggunaannya disarankan di tempat terbuka. Penggunaan di dalam ruangan, akan berakibat GPS tidak akan bekerja secara akurat dan maksimal.

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.

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.

Bagaimana GPS bekerja, kita bisa bagi menjadi 5 tahapan atau konsep GPS itu bekerja sebagai berikut :

1. Dasar dari GPS adalah konsep triangulasi dari beberapa satelit. Metode triangulasi merupakan metode penentuan titik menggunakan prinsip-prinsip segitiga

2. Untuk melakukan proses triangulasi, receiver GPS mengukur jarak dengan dasar waktu yang diperlukan oleh sinyal radio untuk melakukan perjalanan dari transmitter yang ada di satelit ke receiver GPS kita. 3. Untuk mengukur lamanya waktu perjalanan, GPS memerlukan waktu yang sangat akurat dimana dicapai dengan melakukan beberapa trik atau cara.

4. Seiring dengan jarak, Kita juga harus mengetahui secara tepat dimana posisi satelit GPS berada. Kuncinya adalah mengetahui tinggi orbit satelit GPS dan memantau satelit GPS itu dalam orbital.

5. Terakhir, Anda harus mengkoreksi untuk setiap keterlambatan sinyal radio GPS setelah melewati perjalanan melalui lapisan Atmospere

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.

Dasar Kerja GPS GPS harus memiliki setidaknya 3 satelit untuk hitung posisi 2D dan pergerakannya. Dengan 4 satellites, GPS kita dapat menghitung posisi 3D position (latitude, longitude & ketinggian). Dengan informasi posisi, GPS dapat menghitung data lain seperti : kecepatan, arah, lintasan, jarak tempuh, jarak ke tujuan, matahari terbit & terbenam dan lain-lain

Manfaat GPS

Seperti halnya Internet, GPS merupakan elemen penting dari infrastruktur informasi global. Sifat bebas, terbuka, dan dapat diandalkan dari GPS telah menyebabkan perkembangan ratusan aplikasi yang mempengaruhi setiap aspek kehidupan modern. Teknologi GPS kini dalam segala hal dari ponsel, jam tangan, Perangkat GPS kendaraan, Pengiriman paket kontainer, dan ATM .

GPS meningkatkan produktivitas di berbagai petak ekonomi, untuk memasukkan pertanian, konstruksi, pertambangan, survei, pengiriman paket, dan manajemen rantai pasokan logistik. Jaringan utama komunikasi, sistem perbankan, pasar keuangan, dan jaringan listrik sangat bergantung pada GPS untuk sinkronisasi waktu yang tepat . Beberapa layanan nirkabel tidak dapat beroperasi tanpa itu

GPS menyelamatkan nyawa saat perjalanan Darat, Laut, maupun Udara, dengan mencegah kecelakaan transportasi, membantu upaya pencarian dan penyelamatan , dan mempercepat penyampaian layanan darurat dan bantuan bencana. GPS sangat penting untuk Next Generation Air Transportation System ( NextGen ) yang akan meningkatkan keselamatan penerbangan sementara meningkatkan kapasitas udara. GPS juga kemajuan tujuan ilmiah seperti prakiraan cuaca , pemantauan gempa bumi, dan perlindungan lingkungan .

Pelacak kendaraan

Kegunaan lain GPS adalah sebagai Pelacak kendaraan, dengan bantuan GPS pemilik kendaraan/pengelola jasa sewa mobil bisa mengetahui ada di mana saja kendaraan/aset bergeraknya berada saat ini.

Navigasi

GPS banyak juga digunakan sebagai alat navigasi seperti kompas. Beberapa jenis kendaraan telah dilengkapi dengan GPS untuk alat bantu navigasi dengan menambahkan peta, sehingga dapat digunakan untuk memandu pengendara mengetahui jalur yang sebaiknya dipilih untuk mencapai tujuan yang diinginkan.

Militer

GPS digunakan untuk keperluan perang, seperti menuntun arah bom, atau mengetahui posisi pasukan berada. Dengan cara ini maka kita bisa mengetahui teman dan lawan untuk menghindari salah target ataupun menentukan pergerakan pasukan.

Pemantau Gempa

Bahkan saat ini, GPS dengan ketelitian tinggi bisa digunakan untuk memantau pergerakan tanah, yang ordenya hanya mm dalam setahun. Pemantauan pergerakan tanah berguna untuk memperkirakan terjadinya gempa, baik pergerakan vulkanik ataupun tektonik.

Sistem Informasi Geografis

Untuk keperluan Sistem Informasi Geografis, GPS sering juga diikutsertakan dalam pembuatan peta, seperti mengukur jarak perbatasan ataupun sebagai referensi pengukuran.

Macam-Macam Alat 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. 

Berikut ini adalah jenis utama dari penerima GPS:

*Portable GPS. Jenis unit GPS portabel cukup untuk dilakukan bersama saat bepergian dengan berjalan kaki atau mobil.

*Pocket GPS. Jenis unit GPS dirancang untuk muat dalam saku celana atau kemeja. Ini berat sekitar 5 ons, dengan layar 3,5 inci yang mengukur.

*In-Dash GPS. Jenis unit GPS dibangun ke dalam dash board mobil itu. Hal ini tidak dimaksudkan untuk dilakukan bersama, sehingga menambah keamanan unit dan menghindari kerugian. perusahaan mobil

*Kebugaran dan GPS Bersepeda. Jenis unit GPS terutama dibuat untuk orang-orang yang berjalan, berlari, berlari, atau naik sepeda. Hal ini dirancang untuk memenuhi snuggly pada pergelangan tangan, seperti jam tangan.

*Motor GPS. Jenis unit GPS hampir sama dengan yang digunakan dalam mobil, tetapi dirancang untuk muat pada konsol sepeda motor, tahan air, dan tahan getaran.

*Marine GPS. Jenis unit GPS dirancang khusus untuk penggunaan laut dan dilengkapi dengan plotting fungsi. Hal ini dilengkapi dengan database laut khusus dan bantuan navigasi seperti sinyal suara, pelampung dan beacon.

Contoh GPS Untuk Kendaraan Yaitu: GPS Navigasi SUPER SPRING

*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.

GPS Geodetic ini adalah GPS yang mempunyai kemampuan untuk menangkap signal L1, L2, atau GNSS. GPS Geodetic mempunyai kemampuan untuk merekam Raw data, yang secara umum mempunyai Format RINEX. GPS ini mempunyai ketelitian lebih tinggi dari GPS Navigasi. Ketelitiannya bahkan sampai milimeter.

Beda dengan GPS Navigasi, untuk GPS Geodetic minimal untuk mendapatkan ketelitian tinggi harus menggunakan dua alat waktu pengukuran. Jadi satu set GPS Geodetic terdiri dari dua alat, sebagai base station dan sebagai rover.

Aplikasi dari GPS Geodetic antara lain :

*Untuk penentuan batas wilayah misal : batas antar negara, batas antar wilayah.

*Penentuan titik kontrol : untuk BPN, Bakosurtanan, Titik Kontrol Tambang.

*Pemetaaan Topografi

*Penentuan Volume

*Stake out : mencari koordinat di lapangan

*Penentuan titik-titik bor

Sejarah GPS

Amerika Serikat merupakan negara pencetus dan pemrakarsa GPS. Pada dasarnya, bentuk sistem teknologi GPS sama dengan sistem navigasi radio pangkalan pusat, seperti LORAN dan Decca Navigator yang dikembangkan pada tahun 1940-an dan digunakan selama Perang Dunia II. Inspirasi pembuatan sistem GPS sebenarnya datang dari Uni Soviet yang pada saat itu, tahun 1957, meluncurkan satelit pertama mereka, Sputnik.

Sebuah tim ilmuwan AS yang dipimpin oleh Dr. Richard B. Kershner saat itu memonitor transmisi radio Sputnik. Mereka menemukan bahwa Efek Doppler berpengaruh pada transmisi radio, di mana sinyal frekuensi yang ditransmisi Sputnik sangat tinggi saat baru diluncurkan dan semakin rendah seiring dengan satelit menjauhi bumi. Mereka menyadari bahwa dengan mengetahui letak bujur lokasi mereka dengan tepat di peta dunia, mereka mampu melacak posisi satelit tersebut mengorbit berdasarkan tolak ukur penyimpangan Efek Doppler.

Transit, satelit sistem navigasi pertama yang digunakan oleh Angkatan Laut AS sukses diujicobakan pertama kali pada tahun 1960. Sistem yang menggunakan kumpulan dari lima satelit ini mampu menentukan posisi sekali tiap jamnya. Pada tahun 1967, AL AS mengembangkan satelit Timation yang membuktikan kemampuannya dengan menetapkan waktu yang akurat di angkasa, merupakan teknologi acuan sistem GPS. Tahun 1970-an, Sistem Navigasi Omega pangkalan pusat, berdasarkan pembandingan fase sinyal, menjadi sistem navigasi radio pertama yang meliputi seluruh dunia.

Satelit percobaan pertama Block-I GPS diluncurkan pada Februari 1978. Satelit-satelit GPS pertama kali dibuat oleh Rockwell International (sekarang merupakan bagian dari Boeing) dan sekarang dibuat oleh Lockheed Martin (IIR/IIR-M) dan Boeing (IIF).

Semoga Bermanfaat

Wa'alaikumsalam wr.wbf