Jumat, 13 Januari 2017

PEMBAHASAN GPS ( Global Positioning system )

PEMBAHASAN

Pengertian dan cara kerja Global Positioning system (GPS)

GPS atau Global Positioning System ialah sistem untuk menentukan letak dipermukaan bumi dengan bantuan penyelarasan (synchronization) sinyal satelit. Sistem ini menggunakan 24 satelit yang mengirimkan sinyal gelombang mikro ke bumi. Sinyal ini diterima oleh alat penerima di permukaan, dan digunakan untuk menentukan letak, kecepatan, arah dan waktu. System ini dibuat dan dikembangkan oleh Amerika Serikat. 
Akan tetapi GPS bukanlah satu-satunya sistem yang bisa digunakan untuk menentukan posisi di permukaan bumi. Beberapa negara lain juga mengembangkan sistem serupa meski popularitasnya tidak sebesar GPS. Diantaranya yang paling terkenal yaitu Rusia dengan GLONASSnya (Global Navigation Satellite System), Uni Eropa dengan GALILEOnya, China memiliki BAIDU dan India membuat IRNSS (Indian Regional Navigational Satellite System). Untuk sementara yang kecanggihannya setara dengan GPS ialah GLONASS buatan Rusia yang juga sama-sama memiliki 24 satelit yang beroperasi diluar angkasa.
Secara sederhana cara kerja GPS sebagai berikut, Perangkat GPS menerima sinyal yang ditransmisikan oleh satelit GPS. Dalam menentukan posisi, kita membutuhkan paling sedikit 3 satelit untuk penentuan posisi 2 dimensi (lintang dan bujur) dan 4 satelit untuk penentuan posisi 3 dimensi (lintang, bujur, dan ketinggian). Semakin banyak satelit yang diperoleh maka akurasi posisi kita akan semakin tinggi. Untuk mendapatkan sinyal tersebut, perangkat GPS harus berada di ruang terbuka. Apabila perangkat GPS kita berada dalam ruangan atau tempat yang lebat dan daerah kita dikelilingi oleh gedung tinggi maka sinyal yang diperoleh akan semakin berkurang sehingga akan sukar untuk menentukan posisi dengan tepat atau bahkan tidak dapat menentukan posisi.
Perangkat GPS menerima sinyal dari satelit dan kemudian melakukan perhitungan sehingga pada tampilan umumnya kita dapat mengetahui posisi (dalam lintang dan bujur), kecepatan, dan waktu. Disamping itu juga informasi tambahan seperti jarak, dan waktu tempuh. Posisi yang ditampilkan merupakan sistem referensi geodetik WGS-84 dan waktu merupakan referensi USNO (U.S. Naval Observatory Time).


SEJARAH PENEMUAN 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[2]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).

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 AS 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.
* Tahun 1996, menyadari pentingnya GPS bagi rakyat sipil, presiden AS Bill Clinton mengeluarkan kebijakan langsung yang menyatakan GPS sebagai dual-use system dan mendirikan Interagency GPS Executive Board untuk mengatur penggunaannya sebagai aset negara.
* Tahun 1998, Wakil Presiden AS 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 2007. Satelit GPS tertua yang masih beroperasi diluncurkan pada 4 Juli 1991 dan mulai dioperasikan pada 30 Agustus 1991.
* 14 September 2007, peraturan tentang Sistem Pengendalian Segmen Pusat yang telah usang digantikan dengan Rencana Evolusi Arsitektur yang baru.[3]
BEBERAPA KEGUNAAN GPS 
1.Militer

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

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

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

4.Pelacak kendaraan
Kegunaan lain GPS adalah sebagai pelacak kendaraan. Dengan bantuan GPS, pemilik kendaraan/pengelola armada bisa mengetahui ada di mana saja kendaraannya/aset bergeraknya berada saat ini.

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

6.Navigasi Pesawat Terbang
Kebanyakan sistem penerbangan menggunakan alat GPS biasa dalam penerbangan, kecuali ketika mendarat dan lepas landas, sama seperti alat elektronik lain. Larangan penggunaan GPS disebabkan adanya isu keselamatan, yaitu tidak ingin penumpang memetakan posisinya. Sebaliknya, sebagian penerbangan juga memasukkan GPS ke dalam sistem hiburan penerbangan. Dengan pengamatan GPS, maka informasi posisi 3D, kecepatan dan percepatan pesawat terbang dapat ditentukan secara teliti. Di samping itu GPS juga dapat digunakan sebagai sistem navigasi pesawat terbang pada saat survey dengan metode real time DGPS (Differential Global Positioning System).

7.Penangkapan Ikan di Perairan Luas
Trimble memperkenalkan penerima GPS pertama di dunia untuk navigasi laut pada tahun 1985. Dan seperti yang mungkin kita duga, menavigasikan perairan dunia menjadi lebih tepat daripada sebelumnya. Saat ini alat penerima Trimble dapat ditemukan di perahu-pearhu di seluruh dunia, mulai dari perahu nelayan, kapal kargo pengantar barang, sampai kapal-kapal pesiar mewah. Sebuah perusahaan penangkapan ikan asal Selandia Baru menggunakan GPS supaya mereka dapat kembali ke wilayah terbaik untuk menangkap ikan tanpa perlu tersesat sebelumnya.Dan lain sebagainya.

Jenis-jenis Global Positioning System
Secara umum kita bisa menganggap GPS dibagi menjadi 2 tipe:
1.      GPS Navigasi
GPS tipe ini harganya cukup murah, sekitar 1-5 juta rupiah, namun ketelitian posisi yang diberikan saat ini baru dapat mencapai 3-6 meter.[4] Yang artinya apabila alat tersebut menunjukkan suatu titik tertentu, maka titik tersebut berada sekitar 3-6 meter disekitarnya. Berikut beberapa model GPS navigasi yang banyak beredar dipasaran. GPS tipe ini cocok untuk para pemula.

2.      GPS Geodetik
GPS ini mempunyai ketelitian lebih tinggi dari sekedar GPS Navigasi. Ketelitiannya bahkan sampai milimeter. GPS Geodetic minimal harus menggunakan dua alat waktu pengukuran untuk mendapatkan ketelitian tinggi. Jadi dalam satu set (pembelian) GPS Geodetic terdiri dari dua alat. Yaitu yang disebut base station dan rover.[5] Biasanya GPS Geodetik digunakan untuk menentukan batas wilayah suatu negara atau wilayah, digunakan untuk pemetaan topografi, penentuan titik kontrol tambang, penentuan titik-titik bor dan lain-lain.

GPS Geodetik sendiri di bagi menjadi 2. Perbedaan keduanya hanyalah tingkat ketelitiannya saja.
a.       Geodetik single frekuensi.
Untuk tipe ini ketelitiannya bisa mencapai antara centimeter dan desimeter. Gambarnya bisa dilihat dibawah ini.

b.      Geodetik dual frekuensi
GPS tipe ini dapat memberikan ketelitian  posisi hingga mencapai milimeter. 

Cara Kerja GPS
Dalam sistem navigasi GPS, Bagian yang paling penting adalah beberapa satelit yang berada di orbit bumi atau yang sering kita sebut di ruang angkasa. Satelit GPS saat ini berjumlah 24 unit yang semuanya dapat memancarkan sinyal ke bumi yang lalu dapat ditangkap oleh alat penerima sinyal tersebut. Selain satelit terdapat 2 sistem lain yang saling berhubungan, sehingga jadilah 3 bagian penting dalam sistem GPS.
Ketiga bagian tersebut terdiri dari:

·         GPS Control Segment (Bagian Kontrol)
·         GPS Space Segment (bagian angkasa)
·         GPS User Segment (bagian pengguna)

GPS Control Segment
Control segment GPS terdiri dari lima stasiun yang berada di pangkalan Falcon Air Force, Colorado Springs, Ascension Island, Hawaii, Diego Garcia dan Kwajalein. Kelima stasiun ini adalah mata dan telinga bagi GPS. Sinyal-sinyal dari satelit diterima oleh bagian kontrol, kemudian dikoreksi, dan dikirimkan kembali ke satelit. Data koreksi lokasi yang tepat dari satelit ini disebut data ephemeris, yang kemudian nantinya dikirimkan ke alat navigasi yang kita miliki.

GPS Space Segment
Space Segment adalah terdiri dari sebuah jaringan satelit yang tediri dari beberapa satelit yang berada pada orbit lingkaran yang terdekat dengan tinggi sekitar 20 km di atas permukaan bumi. Sinyal yang dipancarkan oleh seluruh satelit tersebut dapat menembus awan, plastik dan kaca, namun tidak bisa menembus benda padat seperti tembok dan rapatnya pepohonan. Terdapat 2 jenis gelombang yang hingga saat ini digunakan sebagai alat navigasi berbasis satelit. Masing-masingnya adalah gelombang L1 dan L2, dimana L1 berjalan pada frequensi 1575.42 MHz yang bisa digunakan oleh masyarakat umum, dan L2 berjalan pada frequensi 1227.6 Mhz dimana jenis ini hanya untuk kebutuhan militer saja.
GPS User Segment

User segment terdiri dari antenna dan prosesor receiver yang menyediakan positioning, kecepatan dan ketepatan waktu ke pengguna. Bagian ini menerima data dari satelit-satelit melalui sinyal radio yang dikirimkan setelah mengalami koreksi oleh stasiun pengendali (GPS Control Segment).

 Metoda penentuan posisi dengan GPS

Secara garis besar, metode penentuan posisi dibagi menjadi 2 yaitu:
·Metode absolut
Metode ini menentukan posisi hanya berdasarkan pada 1 receiver saja. Ketelitian posisi dalam beberapa meter (tidak berketelitian tinggi) dan umumnya hanya digunakan dalam keperluan navigasi.

·Metode relatif
Metode relatif menentukan posisi dengan menggunakan minimal 2 receiver atau lebih.Satu receiver dipasang pada lokasi tertentu yang telah diketahui koordinatnya dan terus menerus menerima sinyal dari satelit sebagai referensi bagi receiver yang lainnya.Sehingga metode ini memberikan ketelitian hasil yang lebih baik daripada metode absolute.

DGPS
DGPS (Differential Global Positioning System) adalah sebuah sistem atau cara untuk meningkatkan GPS, dengan menggunakan stasiun darat, yang memancarkan koreksi lokasi. Dengan sistem ini, maka ketika alat navigasi menerima koreksi dan memasukkannya kedalam perhitungan, maka akurasi alat navigasi tersebut akan meningkat. Oleh karena menggunakan stasiun darat, maka sinyal tidak dapat mencakup area yang luas.
Walaupun mempunyai perbedaan dalam cara kerja, SBAS (Satelite Based Augmentation System) secara umum dapat dikatakan adalah DGPS yang menggunakan satelit. Cakupan areanya jauh lebih luas dibandingkan dengan DGPS yang memakai stasiun darat. Ada beberapa SBAS yang selama ini dikenal, yaitu WAAS (Wide Area Augmentation System), EGNOS (European Geostationary Navigation Overlay Service), dan MSAS (Multi-functional Satellite Augmentation System). WAAS dikelola oleh Amerika Serikat, EGNOS oleh Uni Eropa, dan MSAS oleh Jepang. Ketiga system ini saling kompatibel satu dengan lainnya, artinya alat navigasi yang dapat menggunakan salah satu sistim, akan dapat menggunakan kedua sistem lainnya juga. Pada saat ini hanya WAAS yang sudah operasional penuh dan dapat dinikmati oleh pengguna alat navigasi di dunia. Walaupun begitu, sebuah DGPS dengan stasiun darat yang berfungsi baik, dapat meningkatkan akurasi melebihi/sama dengan peningkatan yang dapat dicapai oleh SBAS.
Secara umum, bisa dibagi menjadi dua bagian besar, yaitu “real time (langsung)” dan “Post processing (setelah kegiatan selesai)”. Maksud dari ‘real time’ adalah alat navigasi yang menggunakan sinyal SBAS ataupun DGPS secara langsung saat digunakan. Sedangkan ‘post processing’ maksudnya adalah data yang dikumpulkan oleh alat navigasi di proses ulang dengan menggunakan data dari stasiun darat DGPS. Ada banyak stasiun darat DGPS diseluruh dunia yang dapat kita pakai untuk hal ini, baik versi yang gratis maupun berbayar, bahkan kita dapat langsung menggunakannya melalui internet.
Walaupun DGPS ataupun SBAS dapat meningkatkan akurasi, tetapi dengan syarat sinyal yang dipancarkan berisikan koreksi untuk wilayah dimana kita menggunakan alat navigasi. Bila tidak berisikan koreksi data bagi wilayah tersebut, tidak akan terjadi peningkatan akurasi.

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 ketiga adalah tipe Geodetik dual frekuensi yang dapat memberikan ketelitian posisi hingga mencapai milimeter. Harga receiver tipe geodetik cukup mahal, mencapai ratusan juta rupiah untuk 1 unitnya.
Dalam navigasi GPS ada yang disebut Cold dan juga Warm Start ketika pertama kali membuka aplikasi tersebut, sebagai berikut :
Pada detail spesifikasi alat navigasi, biasanya tertulis waktu yang diperlukan untuk cold dan warm start. Ketika alat navigasi dimatikan, alat tersebut masih menyimpan data-data satelit yang ‘terkunci’ sebelumnya. Salah satu data yang tersimpan adalah data ephemeris, dan data ini masih valid untuk sekitar 4-6 jam (untuk lebih mudah, pakai acuan waktu 4 jam saja).
Ketika dinyalakan kembali, maka alat navigasi tersebut akan mencari satelit berdasarkan data simpanan. Bila data yang tersimpan masih dalam kurun waktu tersebut, maka datadata tersebut masih bisa dipakai oleh alat navigasi untuk mengunci satelit, dan menyebabkan alat navigasi lebih cepat ‘mengunci’ satelit. Inilah yang disebut “Warm start”.
Ketika data yang tersimpan sudah kadaluwarsa, artinya melebihi kurun waktu diatas, maka alat navigasi tidak dapat memakainya. Sehingga alat navigasi harus memulai seluruh proses dari awal, dan menyebabkan waktu yang diperlukan menjadi lebih lama lagi. Inilah yang disebut “Cold start”. Seluruh proses ini hanya berlangsung dalam beberapa menit saja.

Koordinat lokasi

Sebuah titik koordinat dapat ditampilkan dengan beberapa format. Masing-masing pengguna dapat mengatur format ini pada alat navigasi, program mapsource, ataupun program komputer lainnya. Format ini dapat diatur dari bagian setting dari masing-masing program/alat navigasi.
Ada beberapa format yang umum digunakan: hddd.ddddd0 ; hddd0mm,mmm’ ; hddd0mm’ss.s” ; +ddd,ddddd0. Sehingga sebuah titik dapat ditunjukkan dengan beberapa cara, sebagai contoh: titik S6010.536’ E106049.614’ sama dengan titik S6.175600 E106.826910 sama dengan titik S6010’32.2” E106049’36.9” sama dengan -6.175600

Kelebihan dan Kelemahan GPS

Kehadiran sebuah teknologi tentunya memiliki sisi positif dan negatifnya. Yang menjadi sisi positif dari penggunaan GPS antara lain:
·Tingkat keakuratan tidak selamanya presisi. Koordinat posisi yang dilacak oleh satelit memiliki faktor kesalahan yang akan mempengaruhi tingkat keakuratan GPS.
·Pengguna GPS tracker akan cenderung bergantung pada GPS ketika berkendara, sehingga kurang waspada terhadap kondisi lalu lintas sekitarnya.
·Tentunya untuk menggunakan teknologi dan layanan GPS tidaklah murah, anda harus membeli GPS tracker dan juga biaya penggunaan.
·GPS belum bisa menyangkup beberapa daerah kecil contohnya pedesaan.
·Penggunaan GPS untuk mengetahui posisi yang mengandalkan setidaknya tiga satelit ini tidak selamanya akurat.
·Terkadang, dibutuhkan satu satelit untuk memperbaiki sinyal yang diterima. Ketidakakuratan posisi yang ditunjukkan
·GPS ini dipengaruhi oleh posisi satelit yang berubah dan adanya proses sinyal yang ditunda. Kecepatan sinyal GPS ini juga seringkali berubah karena dipengaruhi oleh kondisi atmosfer yang ada. Selain itu, sinyal GPS juga mudah berinteferensi dengan gelombang elektromagnetik lainnya.

Dibalik kekurangan yang dimiliki GPS, tentunya teknologi GPS telah meningkatkan kenyamanan kita ketika berpergian dan memiliki banyak manfaat positif.Selain menjadi pemandu navigasi, GPS juga bisa digunakan untuk melakukan pelacakan posisi kendaraan, hewan peliharaan atau bahkan orang.Alat yang digunakan untuk melakukan pelacakan disebut GPS tracking.GPS tracking bekerja dengan memanfaatkan jaringan GSM dan GPS untuk menentukan koordinat suatu objek dan menyajikannya dalam bentuk peta digital. Berikut ini adalah kelebihan dari penggunaan GPS:
·Proses navigasi kendaraan lebih mudah dan cepat
·Sangat membantu meningkatkan tracking di dunia militer
·Mudah dalam mengidentifikasi setiap lokasi yang ada di permukaan bumi serta mengetahui kondisinya secara real time
·Lebih ringkas dan mudah digunakan dibandingkan dengan peta konvensional
·Penggunaan GPS tracking bisa meningkatkan keamanan dan kenyamanan anda dalam menjaga kendaraan atau objek lainnya. Bila hal-hal yang tidak diinginkan terjadi, anda bisa dengan mudah melacak posisi objek yang dipasangkan alat  GPS tracking.

KESIMPULAN

1.      GPS atau Global Positioning System ialah sebuah system (bukan alat) yang digunakan untukmenentukan letak dipermukaan bumi dengan bantuan penyelarasan (synchronization) sinyal satelit. Sistem ini di buat dan dikelola oleh negara Amerika Serikat.
2.      Sebenarnya GPS bukanlah hal baru di zaman modern ini karena pengembangannya sendiri sebenarnya sudah dimulai sejak tahun 1960-an
3.      GPS bukan satu-satunya sistem untuk menentukan posisi/ letak suatu objek di permukaan bumi.
4.      Ada setidaknya 2 jenis GPS. Yaitu GPS Navigasi dan GPS Geodetic.


DAFTAR PUSTAKA
5.       http://rosyadiews.blogspot.co.id/2014/05/makalah-gps-global-position-system.html

Tidak ada komentar:

Posting Komentar