GPS (Global Positioning System)

GPS (Global Positioning System)

Sistem pelayaran dengan menggunakan satelit biasa disebut sistem

pelayaran satelit “ Navy Navigation Satelite System “ (NNSS), SATNAV atau

TRANSIT. Sistem ini pada awalnya dikembangkan pada tahun 1958 dan

digunakan untuk kepentingan angkatan laut Amerika Serikat dan pada

tahun 1967 baru diperbolehkan untuk kepentingan umum.

GPS adalah sistem radio navigasi dan penentuan posisi menggunakan

satelit. Nama formalnya adalah NAVSTAR GPS kependekan dari

NAVigation Satellite and Ranging Global Positioning System. Sistem yang

banyak digunakan oleh banyak orang sekaligus dalam segala cuaca ini

didesain untuk memberikan posisi dan kecepatan tiga dimensi yang teliti,

dan juga informasi mengenai waktu secara kontinyu diseluruh dunia.

Sistem GPS mulai direncanakan sejak tahun 1973 oleh Angkatan Udara

Amerika Serikat yang pada awalnya dikhususkan untuk pertahanan

Amerika Serikat dan sekutu – sekutunya. Dan perkembangannya sampai

sekarang terus diperbaharui dan ditangani oleh Departemen Pertahanan

Amerika Serikat, serta mulai dipergunakan oleh kalangan sipil. Satelit GPS

yang pertama diluncurkan pada tanggal 22 Februari 1978 dengan tipe yang

diberi nama Blok I.

Dalam hal penentuan posisi, GPS dapat memberikan ketelitian posisi yang

spektrumnya cukup luas . Dari yang sangat teliti sampai yang

biasa- biasa saja. Ketelitian posisi yang diperoleh secra umum akan

bergantung pada empat faktor, yaitu :

• Metode penentuan posisi yang digunkan

• Geometri dan distribusi dari satelit – satelit yang diamati.

• Ketelitian data yang digunakan.

• Strategi / metode pengolahan data yang diterapkan.

Selain memeberikan informasi tentang waktu, GPS juga dapat digunakan

untuk mentransfer waktu dari satu tempat ke tempat lain. Ketelitian sampai

beberapa nanodetik dapat diberikan oleh GPSuntuk transfer waktu antar

benua.

GPS juga telah banyak digunakan sebagai alat penentu posisi dan navigasi

untuk kegiatan-kegiatan yang sifatnya rekreatif dan berkaitan dengan

olahraga, seperti halnya pendakian gunung, reli mobil dan safari, lomba

perahu layar, olah raga memancing ( Fishing ) atau pun ski.

 (2). Segmen Utama Gps

GPS terdiri dari tiga segmen utama, yaitu segmen angkasa yang terdiri atas

satelit – satelit GPS. Segmen. Sistem kontrol yang terdiri atas stasiun –

stasiun pemonitor dan pengontrol satelit, dan segmen pemakai yang terdiri

atas GPS termasuk alat – alat penerima dan pengolah sinyal serta data GPS.

(a). Segmen Satelit

Satelit GPS yang pertama diluncurkan pada tanggal 22 februari 1978 dari

tipe yang dinamakan Blok I. Sejak saat itu sampai tahun 1985, ada 10 satelit

Blok I lagi yang mengangkasa. Meskipun sejak awal satelit –satelit Blok I

sudah banyak digunakan oleh pihak militer maupun sipil dengan hasil baik,

pada prinsipnya satelit – satelit Blok I hanya sebagai satelit percobaan.

Sebagai konstelasi akhir yang telah lengkap pada April 1994, segmen

angkasa GPS terdiri atas 24 satelit Blok II, yang lebih canggih dan lebih dapat

diandalkan dari satelit percobaan Blok I. Dari 24 satelit ini, 3 buah satelit

dimaksudkan sebagai satelit cadangan aktif yang prinsipnya juga dapat

diamati dan digunakan.

Setiap satelit GPS secara kontinyu memancarkan sinyal – sinyal gelombang

pada 2 frekuensi. L band yang dinamakan L1 dan L2, sinyal L1 berfrekuensi

1575,42 MHZ dan sinyal L2 berfrekuensi 22760 MHZ. Sinyal L1 membawa 2

buah kode yang dinamakan PCP Code (Preciseor private code) dan kode

C/A ( C/A Code, Clear Accessor Coorse Acquisasion ). Sedangkan sinyal L2

hanya membawa kode C/A. Dengan mengamati sinyal- sinyal dari satelit

dalam jumlah dan waktu yang cukup, seorang kemudian dapat

memprosesnya untuk mendapatkan informasi mengenai posisi kecepatan

ataupun waktu.

(b). Segmen Sistem Kontrol

Kelaikgunaan satelit – satelit GPS dimonitor dan dikontrol oleh segmen

sistem kontrol yang terdiri atas beberapa stasiun pemonitor dan pengontrol

yang tersebar diseluruh dunia, yaitu dipulau Ascension (Samudera Atlantik

bagian selatan), Diego Garcia (Samudera Hindia, Kwajalein (Samudera

pasifik bagian utara), Hawaii, Colorado Spriongs. Disamping memonitor dan

mengontrol kesehatran seluruh satelit beserta komponen – komponennya,

segmen kontrol ini juga berfungsi menentukan orbit dari seluruh satelit GPS

yang merupakan informasi vital untuk penentuan posisi dengan

satelit.Secara spesifik sistemkontrol ini terdiri atas Ground Control Stations

(GCS), Monitor Stasion (MS), Prelaunch Compatibility Station (PCS), dan

Master Contorl Stations (MCS). Dalam segmen kontrol ini, MS bertugas

mengamati secara kontinyu seluruh satel;it GPS yang terlihat. Seluruh data

yang dikumpulkan oleh MS ini kemudian dikirimkan ke MCS untuk

diproses guna memperoleh parameter – parameter dari orbit satelit dan

waktu, serta parameter – parameter lainnya. Hasil perhitungan tersebut

kemudian dikirimkan ke salah satu GCS, dimana untuk selanjutnya

informasi – informasi tersebut dikirimkan ke satelit – satelit GPS yang

nampak. Disamping tugas – tugas tersebut MCS juga bertanggung jawab

dalam pengontrolan satelit.

(c). Segmen Pengguna

Segmen pengguna terdiri atas para pengguna satelit, baik didarat, laut,

udara, maupun angkasa. Dalam hal ini, alat penerima sinyal GPS ( GPS

Receiver ) untuk menerima dan memproses sinyal – sinyal dari satelit GPS

untuk digunakan dalam penentuan posisi, kecepatan, maupun waktu.

Komponen utama dari receiver adalah antena dengan pre ampliter, bagian

RF (Radio Frequency) dengan pengidentifikasian sinyal dan pemproses

sinyal, pemprosesan ini untuk untuk pengontrolan receiver, data sampling,

dan pemprosesan data ( solusi navigasi ) osilator presisi. Catu daya, unit

perintah dan tampilan, serta memori dan perekam data.

Antena GPS berfungsi mendeteksi dan menerima gelombang

elektromagnetik yang datang dari satelit GPS serta mengubahnya menjadi

arus listrik. Arus listrik ini setelah diperkuat akan dikirimkan ke komponen

elektronika dari receiver untuk diproses lebih lanjut. Antena GPS disamping

harus mempunyai polarisasi lingkaran untuk dapat mengamati sinyal GPS,

juga harus mempunyai sensitivitas yang tinggi untuk dapat mendeteksi

sinyal GPS yang relatif rendah. Disamping itu antena GPS harus mempunyai

karakteristik sedemikian rupa sehingga dapat mengamati sinyal yang datang

dari segala arah dan ketinggian dengan baik. Antena GPS untuk keperluan

survai dan pemetaan sebaiknya mempunyai stabilitas pusat fase (Fase

Central) yang tinggi serta daya tolak terhadap multipath.

 (3). Sinyal Gps

Receiver GPS akan menerima sinyal-sinyal yang dipancarkan oleh satelit

GPS. Sinyal-sinyal yang dipancarkan oleh satelit GPS tersebut sangat

berguna bagi pengamat sinyal atau operator GPS akan posisi satelit yang

bersangkutan serta jaraknya dari pengamat beserta informasi waktunya,

seperti digambarkan pada gambar 4. Selain posisi dan jarak satelit, sinyal

GPS juga digunakan untuk menginformasikan kelaikgunaan satelit tersebut

kepada pengamat, serta informasi lainnya seperti parameter untuk

perhitungan koreksi jam satelit, parameter model ionosfer satu frekuensi

(model Klobuchar), transformasi waktu GPS ke UTC (Universal Time

Coordinated), dan status konstelasi satelit. Dengan mengamati satelit dalam

jumlah yang cukup, pengamat dapat menentukan posisi dan kecepatannya.

Sinyal GPS didesain untuk memenuhi beberapa tujuan baik untuk

kepentingan sipil maupun militer. Oleh karenanya sinyal GPS menjadi

cukup kompleks.

Berikut ini diuraikan kenapa sinyal GPS dibuat cukup kompleks :

(a). GPS didesain sebagai sistem dengan multi pemakai yaitu pada saat

yang sama sinyal harus dapat diamati oleh banyak orang

(b). GPS didesain untuk melayani posisi secara instan (real-time positioning)

dimana :

? Pengamat harus dapat mengamati sinyal dari beberapa satelit

sekaligus.

? Jarak ke satelit-satelit tersebut harus dapat diukur oleh pengamat.

? Pengamat perlu mengetahui koordinat dari satelit

(c). GPS didesain untuk keperluan militer dan sipil sehingga memerlukan

dua jenis kode untuk penentuan jarak (untuk militer lebih teliti),

mekanisme perestriksian pemakai kode-P untuk pihak sispil (antispooling)

 (d). Sinyal GPS harus aman dari gangguan (Jamming) : struktur kode yang

unik dan teknik pengiriman sinyal yang andal : spread spectrum

technique.

(e). GPS didesain untuk penentuan posisi yang teliti sehingga :

? Perlu ada kode dengan frekuensi tinggi (kode –P)

? Perlu adanya gelombang pembawa pada 2 frekuensi

? Pemilihan frekuensi gelombang pembawa yang optimal

Secara umum sinyal GPS dapat dibagi atas 3 komponen yaitu :

penginformasi jarak (kode), penginformasi posisi satelit (navigation

message) dan gelombang pembawa (carrier wave)

(4). Mengoperasikan Gps

GPS mempunyai beberapa macam (model) seperti VALSAT – 021, namun

secara umum prinsip dasar pengoperasiannya adalah relative sama dan

yang membedakannya adalah tipe dan merek GPS receiver yang

bersangkutan. Prosedur pengoperasian GPS model VALSAT 021 adalah

sebagai berikut.

(a). Menghidupkan Unit GPS

Sebelum menghidupkan GPS kita harus mengetahui posisi duga saat

pengoperasian. Secara prinsip pengoperasian GPS sangatlah mudah

dengan urut-urutan sebagai berikut:

? Tekan ON/ OFF untuk menghidupakn

? Atur kecerahan cahaya dilayar tampilan

? Untuk mematikan perangkat, tekan kunci ON /OFF selama 3 detik

 (b). Mengoperasikan Navigator

1). Self Localization

GPS dengan mudah dapat memberikan informasi mengenai posisi

kita dipermukaan bumi disertai dengan waktu, dan kalender.

GPS mencari sinyal satelit pertama, dan saat itu juga dipergunakan

untuk pembaruan data tentang waktu dan kalender (update).

Pencaraian sinyal–sinyal satelit ini dipergunakan untuk

memperbaharui data mengenai waktu dan kalender. Proses ini

memerlukan waktu rata – rata 15 menit.

2). Memasukan posisi perkiraan

Diperlukan waktu beberapa menit untuk mendapatkan posisi yang

kemudian dimasukan sebagai posisi perkiraan.

(a). tekan kunci POS, kordinat Lat/Lon ditampilkan pada layar.

POS 1 akan berkedip selama GPS tidak terkunci.

(b). Tekan kunci LNI, karakter pertama dari lat/ lintang akan

berkedip

? Tekan +/- untuk memilih Utara / Selatan ( N/ S )

? Masukan data Lat / Lintang

? Dilihat bahwa karakter pertama dari lon/ bujur apakah

sudah berkedip.

? Tekan +/- untuk memilih Timur / Barat ( E / W )

POS 1 berhenti berkedip saat GPS terkunci.

3). Pemilihan sistem Geodesi

? Tekan ( +/- ) menuju ketampilan fungsi kedua.

? Tekan “6” untuk mendapatkan fungsi F6, kemudian ENT.

? Tekan ? untuk memilih sistem Geodesi, kemudian ENT.

Setiap sistem geodesi memberikan perhitungan mengenai posisi

lat/lon yang berbeda.

4). Pengenalan tentang ketinggian antena

? Tekan POS< POS 1 muncul dilayar tampilan.

? Tekan ? untuk menampilkan POS 2.

? Tekan ENT untuk memasukan data ketinggian antena dalam

sistem. Yang dimaksud ketinggian disini adalah ketinggian

antena terhadap rata – rata permukaan laut.

(c). Mendapatkan posisi

1) Tekan POS

2) POS 1 muncul dilayar tampilan.

3) Posisi ini selalu diperbaharui / dikoreksi setiap 1 detik.

4) XY atau XYZ menunjukan operasi dalam 2 atau 3 dimensi.

5) Indikator “POS 1 “ akan tetap saat GPS dikunci

(d). Menentukan Kecepatan dan Arah.

1) Tekan NAV

2) Nav 1 akan mumcul dilayar tampilan.

3) Baris pertama menunjukan kecepatan dalam knots.

4) Baris kedua menunjukan arah dalam derajat.

 (e). Memasukan Titik Posisi (Waypoint)

1) Tekan WPT.

2) WPT 1 akan muncul dilayar tampilan

3) Masukan nomor titik posisi. Nomor ini ditampilkan pada baris

kedua, di bawah huruf WPT

4) Tekan ENT

Karakter pertama untuk latitude (lintang) akan berkedip

(menandakan siap untuk memasukan data ).

5) Tekan +/- untuk pilihan N ( utara ) atau S ( selatan ).

6) Masukan koordinat lintang ( lititude )

7) Kemudian periksa, karakter pertama dari bujur ( longitude ) akan

berkedip (menandakan siap untuk memasukan data)

8) Tekan +/- untuk pilihan E ( timur ) atau W ( barat )

9) Masukan koordinat bujur.

10) Tekan ENT.

(f). Pemberian nama setiap titik posisi (Waypoint)

1) Tekan WPT

2) WPT 1 akan muncul dilayar tampilan.

3) Tekan ?

4) Pilih nomor titik posisi ( waypoint )

5) Tekan ENT. Karakter pertama akan berkedip.

6) Tekan kunci (angka), yang berkenaan dengan huruf pertama dan

tekan +/- untuk memilih huruf yang diinginkan.

7) Tulis sesuai yang dikehendaki.

(g). Menghapus titik posisi (waypoint ) dan namanya.

1) Tekan WPT.

2) WPT 1 akan muncul dilayar tampilan.

3) Masukan nomor titik posisi ( waypoint ).

4) Tekan ENT

5) Tekan Nav, sekarang posisi adalah

? 00o 00’ 000N

? 00o 00’ 000E

? dan namanya juga ikut terhapus.

6) Tekan ENT

(h). Memasukan koordinat saat ini kedalam titik posisi ( waypoint ) secara

otomatis.

1) Tekan WPT

2) WPT 1 akan muncul dilayar

3) Masukan nomor titik posisi ( waypoint )

4) Tekan ENT POS ENT

5) Posisi saat ini secara otomatis tersimpan didalam titik posisi

(waypoint) sesuai nomor waypoint yang kita isikan.

Penentuan orientasi dari suatu wahana secara teliti dengan GPS seperti

yang dijelaskan diatas akan berguna untuk beberapa aplikasi seperti:

? Penentuan orientasi dari suatu wahana yang bergerak secara cepat

dan teliti

? Pengepasan ( alignment ) dan reinisialisasi dari sistem navigasi

inersia (INS) secara cepat ketika terbang.

? Aplikasi - aplikasi pengarahan dan pemanduan yang berketelitian

tinggi.

? Kontrol orientasi dari wahana – wahana angkasa.

? Kontrol dan identifikasi model dari struktur – struktur yang lentur

secara on-line

? Penentuan posisi secara teliti dari peralatan seismik di laut.

c. Rangkuman

1. GPS adalah sistem radio navigasi dan penentuan posisi menggunakan

satelit. Nama formalnya adalah NAVSTAR GPS kependekan dari

NAVigation Satellite and Ranging Global Positioning System.

2. GPS dapat memberikan informasi mengenai posisi, kecepatan dan

waktu secara cepat, teliti dan murah, dimana saja dibumi ini setiap

waktu, siang maupun malam tanpa bergantung pada kondisi cuaca.

3. Secara umum sinyal GPS dapat dibagi menjadi 3 komponen yaitu :

penginformasi jarak (kode), penginformasi posisi satelit (navigation

message) dan gelombang pembawa (carrier wave).

4. GPS terdiri dari tiga segmen utama, yaitu segmen angkasa yang terdiri

atas satelit – satelit GPS, segmen sistem kontrol yang terdiri atas stasiun

– stasiun pemonitor dan pengontrol satelit, dan segmen pemakai yang

terdiri atas GPS termasuk alat – alat penerima dan pengolah sinyal serta

data GPS.

5. GPS adalah sistem radio navigasi dan penentuan posisi menggunakan

satelit. Nama formalnya adalah NAVSTAR GPS kependekan dari

NAVigation Satellite and Ranging Global Positioning System.

6. Ada beberapa prosedur pengoperasian GPS model Valsat yaitu

menghidupkan unit GPS, mengoperasikan navigator, mendapatkan

posisi, menentukan kecepatan dan arah, memasukan titik posisi

(Waypoint), pemberian nama setiap titik posisi, menghapus titik posisi

dan namanya, serta memasukan koordinat saat ini kedalam titik posisi

(waypoint) secara otomatis.

7. Penentuan orientasi dari suatu wahana secara teliti dengan GPS berguna

untuk beberapa aplikasi seperti penentuan orientasi wahana yang

bergerak secara cepat dan teliti, pengepasan (alignment) dan

reinisialisasi dari sistem navigasi inersia (INS) secara cepat ketika

terbang, aplikasi- aplikasi pengarahan dan pemanduan yang

berketelitian tinggi, kontrol orientasi dari wahana – wahana angkasa,

kontrol dan identifikasi model dari struktur – struktur yang lentur

secara on-line dan penentuan posisi secara teliti dari peralatan seismik di

laut.

8. Dalam mendapatkan posisi dengan GPS yang ditampilkan dalam layer

selalu diperbaharui /dikoreksi setiap 1 detik sehingga posisi yang

diperoleh selalu diperbaharui.

9. Pengoperasian GPS dalam penentuan posisi secara operasional dapat

dilakukan dalam 2 atau 3 dimensi (XY, XYZ).

10. Penentuan kecepatan dan arah/haluan kapal dengan GPS dapat

dilakukan pada waktu bersamaan dimana akan muncul dilayar

tampilan kecepatan dalam knots dan penunjukan arah dalam derajat.

·                 

·