Global Positioning System(GPS) GPS receiver

gps-receiver

Untuk memanfaatkan GPS, kita harus menggunakan alat penerima GPS (GPS receiver). Tugas alat penerima sinyal GPS adalah mencari tiga atau lebih satelit-satelit ini (dengan cara mendeteksi sinyal yang dipancarkan dari satelit-satelit itu),  untuk menentukan jarak  setiap satelit dari penerima, dan menggunakan informasi ini untuk menentukan lokasi pengamat yang membawa penerima ini (berdasarkan garis lintang dan bujurnya). Sebagai informasi, sinya GPS ini ditransmisikan dalam frekuensi L Band, yakni pada angka 1575,42 dan 1227,60 Mhz.
Alat ini akan menunjukkan lokasi kita dalam format koordinat, seperti pada peta biasa. Jika kita perhatikan, setiap peta selalu dilengkapi dengan garis-garis melintang dan membujur. Berdasarkan koordinat garis lintang dan garis bujur itulah kita menentukan letak suatu tempat. Nah, GPS juga memiliki koordinat serupa yang disebut waypoint. Tentu saja, waypoint pada GPS lebih teliti dan lebih akurat ketimbang koordinat peta.

Bagaimana cara alat penerima GPS bisa menampilkan koordinat kita? Metode yang digunakan sebenarnya sangat sederhana. Jika penerima GPS di tangan kita mengetahui jarak antara lokasi kita dan 3 buah satelit GPS, serta mempunyai informasi tentang posisi satelit-satelit tersebut, maka lokasi kita dengan gampang dapat dihitung. Karena bersifat tiga dimensi, bukan hanya letak atau lokasi pasti alat penerima yang bisa ditentukan, melainkan juga ketinggiannya dari permukaan bumi. Ini membuat sistem GPS sesuai dipakai oleh dunia penerbangan untuk menentukan lokasi pesawat saati berada diudara.

Saat satelit GPS mengirimkan sinyal kepada GPS penerima, sinyal tersebut  berisi informasi posisi satelit dan waktu pengiriman sinyal tersebut. Dengan adanya jarak antara satelit dengan GPS penerima tentunya akan ada perbedaan waktu saat pertama kali sinyal dipancarkan dengan saat diterima oleh perangkat GPS. Kecepatan sinyal yang dipancarkan tersebut adalah setara dengan kecepatan cahaya pada ruang hampa. Namun dengan adanya lapisan atmosfir tentunya kecepatannya ini mengalami perlambatan, tapi dengan suatu metode tertentu kelemahan ini bisa diminimalkan. Anggaplah bahwa ruang antara pemancar dan penerima sinyal berada dalam ruang hampa, sehingga kecepatannya sama dengan kecepatan cahaya. Dengan beda waktu sebesar T, maka diperoleh jarak.

Hal lain yang perlu diperhatikan adalah bahwa GPS penerima tidak memiliki pembangkit waktu (time generator) secanggih yang dimiliki satelit.

Saat ini, navigasi berbasis GPS dipakai oleh banyak orang, baik sipil maupun militer. Selain untuk aneka keperluan yang sudah diuraikan, navigasi berbasis GPS juga digunakan untuk penentuan lokasi di lautan, penentuan lokasi lepas pantai, atau untuk pemetaan muka bumi.

Pengertian GPS (Global Positioning System)

 

Pengertian dari GPS (Global Positioning System) adalah sebagai berikut :

1. Metode pengukuran posisi dengan bantuan satelit yang bekerja secara global (dititik manapun di bumi) seharihari GPS sering diartikan sebagai receiver (peralatan GPS).
2. Sistem Penentuan Posisi Global, yang terdiri dari ruas/segmen angkasa (Satelit NAVSTAR, GALILEO, GLONASS), ruas/segmen darat (stasiun pe-ngendali bumi) dan ruas/segmen pengguna (penerima sinyal)

video GPS Tracker

Memilih Alat Navigasi berbasis satelit yang tepat

Banyak sekali jenis alat navigasi yang disediakan oleh pasar, dari berbagai macam pabrik hingga berbagai macam fitur yang disediakan. Hal ini bisa membuat seorang pemula menjadi bingung dalam memilih. Kebutuhan masing-masing pengguna tidaklah sama, sehingga hanya pengguna yang dapat menentukan pilihannya. Orang lain hanya dapat memberikan informasi atau berbagi pengalaman saja.

Mengapa

Supaya tidak salah dalam memilih, tanyakan pada diri sendiri 'Mengapa ingin membeli alat navigasi berbasis satelit?'. Bila pertanyaan ini belum terjawab dengan pasti, coba pikirkan kegiatan sehari-hari apa saja yang mungkin dapat dipermudah dengan kehadiran alat ini. Apakah sering bepergian, atau memancing, atau mendaki gunung, dan lain-lain. Bentuk kegiatan berhubungan erat dengan jenis alat yang dibutuhkan. Sebagai contoh, alat navigasi yang diperuntukkan bagi penggunaan kendaraan bermotor biasanya tidak dilengkapi dengan kompas, sehingga tidak akan banyak membantu ketika mendaki gunung atau ketika memancing dilaut.

Harga

Berapa besar biaya yang rela dikeluarkan untuk memiliki alat navigasi ini? Apakah memang diperlukan untuk membeli alat baru atau dapat memakai alat bekas pakai? Seringkali harga merupakan unsur terpenting ketika menentukan pilihan. Bila menggunakan sistim A-GPS, maka akan ada biaya tambahan untuk transfer data.

Layar Alat Navigasi

Perlu diingat bahwa telpon genggam atau PDA yang sekarang dimiliki, dapat digunakan sebagai alat navigasi. Beberapa telpon genggam sudah memiliki kemampuan navigasi. Disarankan bagi pemula untuk tetap menggunakan telpon genggam atau PDA yang sudah dimiliki sehingga akan jauh mengurangi biaya yang diperlukan. Mungkin layar telpon genggam atau PDA berukuran kecil, tetapi alat navigasi yang beredar dipasaran juga banyak yang memiliki ukuran layar kecil. Sebagai contoh, seri Etrex produk Garmin, memiliki layar berukuran 3,3 x 4,3 cm. Apakah memerlukan layar untuk menampilkan peta? Berapa besar layar yang diinginkan? Apakah diperlukan layar berwarna? Memang dengan kehadiran layar berwarna akan menambah kenyamanan dalam menggunakan alat, tetapi juga akan menambah harga. Periksa juga apakah gambar pada layar dapat dengan mudah dilihat dibawah sinar matahari. Jangan lupa, makin besar ukuran layar, maka akan makin rentan pecah ketika digunakan dalam kegiatan.

Alat terpisah

Banyak telpon genggam atau PDA yang sudah dilengkapi dengan kemampuan navigasi. Apakah diperlukan alat terpisah atau dapat menggunakan telpon genggam? Bagi orang yang jarang sekali keluar kota, atau jarang sekali melakukan kegiatan outdoor, mungkin menggunakan telpon genggam yang dilengkapi dengan alat navigasi sudah cukup. Bila ingin menggunakan telpon genggam atau PDA, periksalah sistim operasinya. Menurut pengalaman, program Garmin Mobile XT adalah program yang paling mudah dan nyaman digunakan. Alasan paling utama adalah mudah mendapatkan peta versi gratis, dan tidak selalu diperlukan biaya tambahan dari operator telpon selular. Periksa juga apakah telpon genggam/PDA memiliki koneksi Bluetooth, yang akan diperlukan ketika menggabungkan dengan Bluetooth GPS. Periksa apakah layar PDA atau telpon genggam yang dipakai sekarang memiliki ukuran yang nyaman untuk melihat peta. Bagaimana bila menggunakan sistim A-GPS?

DGPS

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.

Akurasi Alat Navigasi GPS

Akurasi Alat Navigasi GPS

Akurasi atau ketepatan perlu mendapat perhatian bagi penentuan koordinat sebuah titik/lokasi. Koordinat posisi ini akan selalu mempunyai ‘faktor kesalahan’, yang lebih dikenal dengan ‘tingkat akurasi’. Misalnya, alat tersebut menunjukkan sebuah titik koordinat dengan akurasi 3 meter, artinya posisi sebenarnya bisa berada dimana saja dalam radius 3 meter dari titik koordinat (lokasi) tersebut. Makin kecil angka akurasi (artinya akurasi makin tinggi), maka posisi alat akan menjadi semakin tepat. Harga alat juga akan meningkat seiring dengan kenaikan tingkat akurasi yang bisa dicapainya.
Pada pemakaian sehari-hari, tingkat akurasi ini lebih sering dipengaruhi oleh faktor sekeliling yang mengurangi kekuatan sinyal satelit. Karena sinyal satelit tidak dapat menembus benda padat dengan baik, maka ketika menggunakan alat, penting sekali untuk memperhatikan luas langit yang dapat dilihat.

Penjelasan sinyal satelit terhadap kondisi geografi

Ketika alat berada disebuah lembah yang dalam (misal, akurasi 15 meter), maka tingkat akurasinya akan jauh lebih rendah daripada di padang rumput (misal, akurasi 3 meter). Di padang rumput atau puncak gunung, jumlah satelit yang dapat dijangkau oleh alat akan jauh lebih banyak daripada dari sebuah lembah gunung. Jadi, jangan berharap dapat menggunakan alat navigasi ini di dalam sebuah gua.

Cara Kerja GPS

Cara Kerja

Sistem ini menggunakan sejumlah satelit yang berada di orbit bumi, yang memancarkan sinyalnya ke bumi dan ditangkap oleh sebuah alat penerima. Ada tiga bagian penting dari sistim ini, yaitu bagian kontrol, bagian angkasa, dan bagian pengguna.
Bagian Kontrol
Seperti namanya, bagian ini untuk mengontrol. Setiap satelit dapat berada sedikit diluar orbit, sehingga bagian ini melacak orbit satelit, lokasi, ketinggian, dan kecepatan. Sinyal-sinyal sari satelit diterima oleh bagian kontrol, dikoreksi, dan dikirimkan kembali ke satelit. Koreksi data lokasi yang tepat dari satelit ini disebut dengan data ephemeris, yang nantinya akan di kirimkan kepada alat navigasi kita.
Bagian Angkasa
Bagian ini terdiri dari kumpulan satelit-satelit yang berada di orbit bumi, sekitar 12.000 mil diatas permukaan bumi. Kumpulan satelit-satelit ini diatur sedemikian rupa sehingga alat navigasi setiap saat dapat menerima paling sedikit sinyal dari empat buah satelit. Sinyal satelit ini dapat melewati awan, kaca, atau plastik, tetapi tidak dapat melewati gedung atau gunung. Satelit mempunyai jam atom, dan juga akan memancarkan informasi ‘waktu/jam’ ini. Data ini dipancarkan dengan kode ‘pseudo-random’. Masing-masing satelit memiliki kodenya sendiri-sendiri. Nomor kode ini biasanya akan ditampilkan di alat navigasi, maka kita bisa melakukan identifikasi sinyal satelit yang sedang diterima alat tersebut. Data ini berguna bagi alat navigasi untuk mengukur jarak antara alat navigasi dengan satelit, yang akan digunakan untuk mengukur koordinat lokasi. Kekuatan sinyal satelit juga akan membantu alat dalam penghitungan. Kekuatan sinyal ini lebih dipengaruhi oleh lokasi satelit, sebuah alat akan menerima sinyal lebih kuat dari satelit yang berada tepat diatasnya (bayangkan lokasi satelit seperti posisi matahari ketika jam 12 siang) dibandingkan dengan satelit yang berada di garis cakrawala (bayangkan lokasi satelit seperti posisi matahari terbenam/terbit).
Ada dua jenis gelombang yang saat ini dipakai untuk alat navigasi berbasis satelit pada umumnya, yang pertama lebih dikenal dengan sebutan L1 pada 1575.42 MHz. Sinyal L1 ini yang akan diterima oleh alat navigasi. Satelit juga mengeluarkan gelombang L2 pada frekuensi 1227.6 Mhz. Gelombang L2 ini digunakan untuk tujuan militer dan bukan untuk umum.
Bagian Pengguna
Bagian ini terdiri dari alat navigasi yang digunakan. Satelit akan memancarkan data almanak dan ephemeris yang akan diterima oleh alat navigasi secara teratur. Data almanak berisikan perkiraan lokasi (approximate location) satelit yang dipancarkan terus menerus oleh satelit. Data ephemeris dipancarkan oleh satelit, dan valid untuk sekitar 4-6 jam. Untuk menunjukkan koordinat sebuah titik (dua dimensi), alat navigasi memerlukan paling sedikit sinyal dari 3 buah satelit. Untuk menunjukkan data ketinggian sebuah titik (tiga dimensi), diperlukan tambahan sinyal dari 1 buah satelit lagi.
Dari sinyal-sinyal yang dipancarkan oleh kumpulan satelit tersebut, alat navigasi akan melakukan perhitungan-perhitungan, dan hasil akhirnya adalah koordinat posisi alat tersebut. Makin banyak jumlah sinyal satelit yang diterima oleh sebuah alat, akan membuat alat tersebut menghitung koordinat posisinya dengan lebih tepat.

Karena alat navigasi ini bergantung penuh pada satelit, maka sinyal satelit menjadi sangat penting. Alat navigasi berbasis satelit ini tidak dapat bekerja maksimal ketika ada gangguan pada sinyal satelit. Ada banyak hal yang dapat mengurangi kekuatan sinyal satelit:

• Kondisi geografis, seperti yang diterangkan diatas. Selama kita masih dapat melihat langit yang cukup luas, alat ini masih dapat berfungsi.
• Hutan. Makin lebat hutannya, maka makin berkurang sinyal yang dapat diterima.
• Air. Jangan berharap dapat menggunakan alat ini ketika menyelam.
• Kaca film mobil, terutama yang mengandung metal.
• Alat-alat elektronik yang dapat mengeluarkan gelombang elektromagnetik.
• Gedung-gedung. Tidak hanya ketika di dalam gedung, berada di antara 2 buah gedung tinggi juga akan menyebabkan efek seperti berada di dalam lembah.
• Sinyal yang memantul, misal bila berada di antara gedung-gedung tinggi, dapat mengacaukan perhitungan alat navigasi sehingga alat navigasi dapat menunjukkan posisi yang salah atau tidak akurat.