Mengungkap Cara Kerja GPS Receiver (Global Positioning System)
Maret 1994, Satelit GPS NAVSTAR 24 unit serta 3 unit cadangan telah
siap di orbit beroperasi untuk pengembangan teknologi navigasi
diantaranya dapat dipergunakan untuk bahan penelitian, Sport, Pertanian,
Militer, Pilot, Surveyor, Pendaki Gunung, Pengemudi, Nakhoda
pelayaran, dan masih banyak lagi kegunaan alat ini. GPS adalah sistem
navigasi berbasis satelit, terdiri dari jaringan 27 satelit (24
beroperasi, 3 cadangan) yang di tempatkan di orbit bumi oleh US
Department of Defense (US DoD). Awalnya GPS diperuntukan bagi
kepentingan militer (NavStar, nama yang diberi US DoD untuk GPS).
Pengembangan sistem GPS ini memakan biaya kurang lebih $ 12 Bilion
secara khusus dibuat untuk US Military dengan saluran transmisi band
“L.2″ .(1227.60 MHz). Selanjutnya sekitar tahun 1983-1984, pemerintah AS
mengijinkan sistem yang dikembangkan untuk pertama kali dipergunakan
oleh sipil. GPS dapat bekerja di segala cuaca, di manapun di seluruh
belahan dunia, 24 jam perhari 7 hari selama seminggu, tanpa harus
membayar biaya berlangganan atau pemasangan untuk penggunaan umum.
Sistem Satelit GPS Satelit GPS NAVSTAR Produksi dari Rockwell
International USA memiliki bobot ±1.900 Lbs dengan rentang solar panel
5,66 meter, memancarkan daya maksimal 50 Watt. Tiap satelit dibuat
dengan masa kerja 7.5 tahun. Dua Puluh Empat (24) satelit yang membentuk
jaringan itu mengorbit setinggi 17.120 km. Secara konstan bergerak,
mengorbit mengelilingi Bumi dua kali per harinya (Orbit Periode setiap12
Jam) dengan kecepatan ±8.500 km per jam.
Orbit dari satelit-satelit ini didesign sedemikian rupa sehingga
kapanpun, dimanapun di permukaan bumi, Receiver GPS akan dapat mengakses
paling tidak 4 satelit. Daya listrik untuk satelit GPS dimemakai
energi matahari dengan solar panel, selain itu baterai cadangan
tersedia agar satelit bisa tetap bekerja saat gerhana matahari atau
saat energi matahari tidak tersedia. Roket kecil berfungsi sebagai
booster untuk memastikan dan mengkoreksi lintasan satelit mengorbit
bumi secara tepat. Selain SystemGPS di orbit dengan ke 24 satelitnya
serta 3 cadangan diperlukan pula stasiun pendukung dipermukaan bumi
yang dipergunakan untuk memonitor kondisi dari satelite serta orbit
satelit agar sesuai.
Navstar GPS system dikontrol oleh 5 Master ground Stasiun yang secara
khusus memonitor satelit satelit GPS di angkasa yang berlokasi :
Hawaii, Ascension Island, Diego Garcia, Kwajalein, dan Colorado Spring
Satelit GPS mengelilingi bumi dua kali sehari dalam orbit yang amat
presisi sambil memancarkan sinyal ke bumi. GPS receiver (kita sebut
receiver saja) menerima informasi ini menggunakan metode Triangulasi
untuk menghitung secara pasti di mana lokasi receiver.
Pada dasarnya, receiver membandingkan timing dalam micro second pulsa
waktu dari sinyal yang ditransmisikan oleh satelit dengan timing pulsa
waktu, yang diterima pada receiver dengan transmisi pseudo random code.
Perbedaan waktu inilah yang akan memberitahu receiver seberapa jauh dan
arah satelit berada darinya.
Setelah jarak diukur dengan sejumlah satelit GPS lainnya, receiver
bisa. menentukan posisinya dalam koordinat lintang dan bujur derajat.
Receiver harus mengunci paling tidak 3 satelit untuk menghitung posisi 2
dimensi (garis lintang dan garis bujur) dan lintasan pergerakan.
Dengan 4 atau lebih satelit yang dapat di acess, receiver dapat
menentukan posisi 3 dimensi (+ ketinggian). Sekali posisi dari pengguna
dapat ditentukan, receiver GPS dapat juga menentukan informasi lain
seperti kecepatan, lintasan yang telah dilewati, jarak perjalanan yang
sudah ditempuh, jarak ke tempat tujuan, waktu sunrise dan sunset dan
lain sebagainya.
Metode TriangulasiDengan menggunakan 3 Satelite Navstar serta metode
triangulasi system GPS dapat menentukan posisi GPS Receiver dipermukaan
bumi secara sangat akurat. Untuk pertama kali 3 unit satelite Navstar
menentukan jarak antara satelite dan GPS Receiver dipermukaan bumi
dengan perhitungan secara matematik. Satu Satelite Navstar mampu
menangkap dan menghitung arah dan jarak sinyal dari GPS receiver sejauh
11.000 miles atau 17.600 km.
Satelite ke dua menentukan arah dan jarak sekitar 12.000 Miles
(19.200km), dari dua satelite yang menentukan jarak dan arah GPS
Receiver sudah terdapat titik temu di permukaan bumi, namun untuk lebih
akurat lagi maka tugas Satelit ORARI Daerah Jakarta
http://www.odj.or.id Powered by Joomla! Generated: 3 December, 2009,
23:42 ke 3 Navstar menentukan arah dan jarak GPS Receiver sejauh 13.000
mil (20.800km) dan masing masing satelit di orbit mempunyai sinyal ID
dan selalu di transmisikan guna perhitungan yang lebih kompleks lagi
dilakukan oleh Receiver GPS..
Menghitung dengan Atomic Clock Atomic clock berjalan tidak menggunakan
atomic energi, tapi itu hanya nama kiasan dari oscillations of a
particular atom dengan nama “Metronome” dan dapat bekerja secara akurat
sebagai “Clock”, hingga kini masih terus dikembangkan teknologinya.
Trilangulasi dalam ruang tiga dimensi agak rumit dijelaskan. Kita mulai
saja dengan penjelasan sederhana dari triangulasi dua dimensi.
Bayangkan Anda sedang berada di suatu tempat di Amerika, dan Anda
benar-benar tersesat:(Anda bertemu dengan seorang penduduk setempat dan
bertanya “Di mana saya sekarang berada?’. la menjawab “Anda berada 625
mil dari kota Boise, Idaho”. Informasi yang bagus, namun tetap saja
belum bermanfaat untuk Anda. Anda bisa saja berada di titik mana pun
seluas 625 mil dari kota Boise. Lalu Anda bertanya lagi kepada orang
lain, di manakah Anda berada, dan dia mengatakan “Anda berada 690 mil
dari kota Minneapolis, Minnesota”. Jika Anda mengkombinasikan informasi
ini dengan informasi kota Boise, Andamendapatkan dua lingkaran yang
saling berpotongan. Sekarang Anda tahu pasti Anda berada di antara
perpotongan dua buah lingkaran tersebut.
Lalu, jika ada orang ketiga memberitahu bahwa Anda berada 615 mil dari
kota Tucson, Arizona; Anda bisa membuang salah satu dari dua titik
kemungkinan di atas, karena lingkaran yang ketiga akan berpotongan
dengan salah satu titik. Nah sekarang Anda tahu secara pasti di mana
Anda berada – di kota Denver, Colorado. Metoda triangulasi inilah yang
digunakan satelit GPS untuk menentukan titik lokasi receiver. Untuk
mendukung perhitungan triangulasi, receiver harus mengetahui dua hal:
1. Lokasi dari paling tidak 3 satelit yg dapat di akses
2. Jarak antara Anda dengan satelit-satelit tersebut.
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
plastik namun tidak akan bisa menembus benda padat/keras seperti
bangunan atau gunung.
Sinyal GPS mengandung tiga informasi yaitu kode pseudorandom, data
ephemeris dan data almanak. Sinyal transmisi dari satelit GPS merupakan
sinyal identifikasi satelit saat sedang mengirim informasi terhadap GPS
Receiver.
Selanjutnya Receiver GPS menghitung timing waktu rambatan gelombang
dari satelite Navstar dengan menghitung selisih timing pulsa antara
“pseudo random code” dari Receiver GPS bangkitkan dengan sinyal yang
identik dari satelit GPS Navstar. Kelebaran freqwensi (Bandwidth) yang
dibutuhkan untuk mentransmisikan pseudo random code sekitar 1 MHz,
sehingga transmisi sinyal GPS ditransmisikan pada gelombang 20 cm atau
sekitar 1.2 -1.5 GHZ. Perhitungan Sinyal pseudo random code-Data
ephemeris adalah data yang selalu dikirim satelit, berisi informasi
penting mengenai status satelit, data dan waktu terkini dari jam atom
yang ada di satelit GPS, Bagian inilah yang sangat penting untuk
menentukan posisi.
- Data almanak memberitahu receiver di manakah orbit setiap
satelit seharusnya berada setiap waktu sepanjang hari. Faktor yang
mengakibatkan error pada receiver sehingga menurunkan keakuratan
informasi antara lain:
- Delay di ionosphere dan troposphere: sinyal satelit terganggu saat
melewati atmosfir bumi lapisan ini terdapat di permukaan bumi pada
ketinggian 50 – 500 km. Partikel partikel yang terionisasi pada lapisan
ini membuat pengaruh pada GPS sinyal sehingga mengakibatkan salah satu
penyebab eror tertinggi dalam penentuan jarak dan lokasi pada ORARI
Daerah Jakarta http://www.odj.or.id Powered by Joomla! Generated: 3
December, 2009, 23:42 GPS Receiver. Sedangangkan lapisan Troposphere
berada ketinggian 50 Km kebawah sampai dengan permukaan bumi yang selalu
mengalami perubahan temperature tekanan awan ,debu, hanya relatif
sedikit sebagai mengganggu sinyal transmisi dari Satelit GPS yang
menjadi penyebab eror atau kesalahan perhitungan dari GPS Receiver.
- Signal multipath: terjadi ketika sinyal GPS dipantulkan oleh gedung
tinggi atau permukaan padat seperti pegunungan sebelum sinyal mencapai
receiver. Hal Ini menambah lama waktu perjalanan sinyal (timing),
karena itu menyebabkan error pada perhitungan Receiver GPS.
- Error pada clock di receiver. Built-in Clock di receiver tidak
seakurat atomic clock yang ada di satelit GPS. Maka dari itu, akan mudah
terjadi error dalam penentuan waktu.
- -Orbital (ephemeris) error, hal ini terjadi akibat ketidakakuratan laporan lokasi satelit.
- Jumlah satelit terlihat: Semakin banyak satelit yang bisa Acess oleh
receiver, semakin akurat informasi yang didapat. Bangunan, kontur
bumi, interferensi peralatan elektronika atau bahkan rimbun dedaunan,
dapat mengganggu penerimaan sinyal yang menyebabkan kesalahan posisi.
Receiver biasanya tidak bisa bekerja di dalam ruangan, di dalam air
atau di bawah tanah.
- Geometri satelit: Ini merujuk pada posisi relatif satelit di suatu
waktu tertentu. Geometri satelit ideal terjadi ketika satelit berada di
sudut yang lebar relatif terhadap satelite lainnya. Geometry yang buruk
terjadi ketika satelit berada satu garis atau jarak yang terlalu dekat
dengan yang lainnya mengakibatkan melesetnya perhitungan yang
dilakukan receiver GPS Teknologi GPS di Eropa telah trend sejak tahun
2000 lalu, semua jenis kendaraan telah dilengkapi dengan GPS
Receiver sebagai alat Navigator Otomatis. Perkembangan GPS juga
telah melibatkan negara Rusia, yang akhitr-akhir ini mencapai kata
kesepakatan dengan Amerika untuk mensinergikan system GPS yang telah
beroperasi penuh sejak 1994. Selain dua system satelite tersebut Uni
Eropa juga merencanakan System Navigasi dengan nama Galileo. Peluncuran
pertama akan dilaksanakan akhir tahun 2006,Peluncuran Galileo terdiri
dari 30 satelit mengorbit bumi dan diperkirakan akan beroperasi pada
tahun 2012, System GPS Galileo merupakan penyempurnaan dari teknologi
terdahulu dengan kelebihan kemampuan di operasikan di celah celah gedung
bertingkat dan juga di dalam ruangan sekalipun dan tidak menutup
kemungkinan suatu saat nanti GPS Receiver dapat beroperasi di dalam
tanah dan air.
.
.
Seperti kita ketahui, 
