GPS (Global Positioning System)

GPS (Global Positioning System)
Pengertian GPS
GPS (Global Positioning System) merupakan sistem navigasi satelit yang dikembangkan oleh Departemen Pertahanan Amerika Serikat (US DoD = United States Department of Defense) dan menjadi konsumsi publik sejak tahun 1983 berdasarkan kebijaksanaan Presiden Reagan saat itu. Sistem ini didesain untuk memberikan posisi geografis kita (lintang, bujur, dan ketinggian di atas permukaan laut) dan kecepatan tiga-dimensi serta informasi mengenai waktu, secara kontinyu di seluruh dunia tanpa bergantung waktu dan cuaca, bagi banyak orang secara simultan. Saat ini GPS sudah banyak digunakan orang di seluruh dunia dalam berbagai bidang aplikasi yang menuntut informasi tentang posisi, kecepatan, percepatan ataupun waktu yang teliti. GPS dapat memberikan informasi posisi dengan ketelitian bervariasi dari beberapa millimeter (orde nol) sampai dengan puluhan meter.
Secara umum ada tiga segmen dalam sistem GPS yaitu segmen sistem kontrol, segmen satelit, dan segmen pengguna, dimana :
• Segmen Kontrol/Pengendali: terdapat pusat pengendali utama yang terdapat di Colorodo Springs, dan 5 stasiun pemantau lainnya dan 3 antena yang tersebar di bumi ini. Stasiun pemantau memantau semua satelit GOS dan mengumpulkan informasinya. Stasiun pemantau kemudian mengirimkan informasi tersebut kepada pusat pengendali utama yang kemudian melakukan perhitungan dan pengecekan orbit satelit. Informasi tersebut kemudian dikoreksi dan dilakukan pemuktahiran dan dikirim ke satelit GPS.
• Segmen angkasa: terdiri dari 24 satelit yang beroperasi dalam 6 orbit pada ketinggian 20.200 km dan inklinasi 55 derajat dengan periode 12 jam (satelit akan kembali ke titik yang sama dalam 12 jam). Satelit tersebut memutari orbitnya sehingga minimal ada 6 satelit yang dapat dipantau pada titik manapun di bumi ini. Satelit tersebut mengirimkan posisi dan waktu kepada pengguna seluruh dunia.
• Segmen pengguna terdiri dari para pengguna satelit GPS di manapun berada. Dalam hal ini alat penerima sinyal GPS ( GPS receiver ) diperlukan untuk menerima dan memproses sinyal -sinyal dari satelit GPS untuk digunakan dalam penentuan posisi, kecepatan dan waktu. Komponen utama dari suatu receiver GPS secara umum adalah antena dengan pre-amplifier, bagian RF dengan pengidentifikasi sinyal dan pemroses sinyal, pemroses mikro untuk pengontrolan receiver, data sampling dan pemroses data ( solusi navigasi ), osilator presisi , catu daya, unit perintah dan tampilan, dan memori serta perekam data.

Cara Kerja GPS
Departemen Pertahanan AS yang mengoperasikan sistem GPS telah mengatur konfigurasi satelit sedemikian rupa, sehingga semua tempat di bumi dapat menerima sinyal dari 4 sampai 10 satelit. Sebagai penunjuk waktu, masing-masing satelit dibekali dengan 4 buah jam atom yang dapat mengukur waktu dengan ketelitian sepersemilyar detik.
Setiap satelit mentransmisikan dua sinyal yaitu 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 (perangkat 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.
Perangkat GPS yang dikhususkan buat sipil hanya menerima kode C/A pada sinyal L1 (meskipun pada perangkat GPS yang canggih dapat memanfaatkan sinyal L2 untuk memperoleh pengukuran yang lebih teliti.
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 kanopi 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.

Penggunaan GPS
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).
GPS dipergunakan pada berbagai bidang antara lain, sistem navigasi pesawat, laut dan darat, pemetaan dan geodesi, survei, sistem penentuan lokasi, pertanian, eksplorasi sumber daya alam, dan masih banyak lagi. Teknologi GPS dapat digunakan oleh siapa saja, yang kita butuhkan hanya membeli perangkat penerima GPS dan selanjutnya informasi posisi dapat kita dapatkan tanpa membayar apapun.

Akurasi GPS
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.
Sejak Mei 2000, Pemerintah AS telah meningkatkan akurasi untuk SPS dengan menon-aktifkan SA (selective availability) hingga 20 meter untuk posisi horisontal.

Perangkat GPS
Perangkat GPS ada bermacam-macam dan umumnya tergantung dari tujuan dan aktivitas yang akan kita lakukan. GPS untuk udara (aviation GPS) akan berbeda arsitekturnya dengan yang akan kita gunakan untuk navigasi di darat/mobil. Secara umum perangkat GPS dibagi menjadi 3 (tiga) fungsi yaitu navigasi udara (aviation), laut (marine) dan darat (land).
GPS itu bukan Kompas magnetik, kecuali disebutkan bahwa perangkat GPS tersebut memiliki fungsi sebagai kompas magnetik sehingga anda tahu dimana arah Utara. Namun demikian GPS dapat memberitahu arah mana kita BERGERAK, sehingga kita dapat mengetahui dimana arah Utara. Apabila anda tidak bergerak, maka arah yang ditunjukkan kemungkinan benar SALAH.
Ada beberapa vendor GPS yang tersedia, diantaranya Garmin, Magellan, Trimble, dan Leica. Hal yang paling penting adalah, apapun perangkat GPS yang dibeli, pastikan bahwa perangkat tersebut memiliki 12 channel penerima untuk mendapatkan hasil yang memuaskan. Berbagai tipe GPS telah banyak tersedia di pasaran dengan berbagai varian untuk memenuhi segmen-segmen (kebutuhan) tertentu. Jika pilihan anda jatuh pada tipe GPS yang bisa menampilkan peta secara visual, pastikan dulu apakah telah ada peta pendukung yang memadai untuk wilayah dimana perangkat GPS tersebut akan anda pergunakan.

Kelebihan GPS
1. Gps untuk navigasi
Aplikasi gps di bidang militer pada umumnya dapat dibagi menjadi beberapa bagian misalnya, pemetaan (penentuan posisi titik-titik target terutama pada masalah topografi angkatan darat, pencitraan, foto udara, dan beberapa analisis spasial yang ditujukan untuk mendukung perencanaan operasi), navigasi, tracking (monitoring atau pemantauan), atau bahkan sebagai tools penuntun posisi-posisi sasaran peluru kendali, rover, uav, dan auv cthny bisa di lihat di toko gps. Navigasi sering kali dilakukan oleh personel militer yang sedang menempuh perjalanan dari suatu tempat ke tempat-tempat lain yang menjadi targetnya. Oleh karena itu, dengan mengkombinasikan peta, kompas, dan gps (receiver), maka proses navigasi menjadi lebih mudah dan menyenangkan bagi siapapun.
Demikian pula bagi personel militer yang bergerak dengan menggunakan platform (kendaraan), bila menggunakan peta (terutama dijital) dan gps (receiver), navigasinya menjadi jauh lebih mudah, menyenangkan, dan cepat

2. Solusi Tracking System di Bidang Militer
Penggunaan receiver GPS sangat bermanfaat bagi individu atau kelompok individu (termasuk kelompok individu yang tergabung di dalam satu platform kendaraan militer) yang bernavigasi (baik melalui medan dengan topografi yang sulit ditempuh seperti hutan tropis yang rapat, perbukitan, gurun pasir, hingga medan yang penuh dengan blok-blok bangunan dan gedung seperti pada saat terjadinya perang di perkotaan) untuk mencapai targetnya. Walaupun demikian, jika dikaitkan dengan kepentingan-kepentingan aktivitas-aktivitas di bidang militer yang lebih luas lagi dimana masalah koordinasi dan kerja sama antar-individu menjadi sangat penting, sistem navigasi semata nampaknya sudah tidak memadai. Pada sistem navigasi, setiap individu tidak dapat mengetahui posisi individu-individu yang lain yang berada di luar jangkauan visualnya.
Oleh karena itu, kemudian dikembangkan suatu tracking system (sistem monitoring atau pemantauan) sebagai salah satu solusi untuk permasalahan di bidang militer. Dengan sistem ini, setiap individu atau kelompok individu (baik yang berkendaraan maupun yang tidak) yang terlibat di dalam aktivitas militer dilengkapi dengan sebuah receiver GPS yang sudah terintegrasi dengan fasilitas komunikasi (dua arah) dan sebuah processor. Perangkat-perangkat ini dikemas kompak sedemikian rupa sehingga menjadi sebuah sub-sistem mobile unit. Setiap mobile unit ini akan mengirimkan (baik secara periodik setiap interval waktu tertentu maupun berdasarkan permintaan atau interrogate) pesan, posisi, dan waktu ke base-station-nya. Sebelum dikirimkan, informasi (items) pesan, posisi, dan waktu (berikut informasi lain yang diambil dari sensor-sensor terpasang) ini terlebih dahulu diintegrasikan hingga menjadi suatu stream data.
Dengan demikian, sub-sistem base-station akan menerima banyak stream data dari berbagai sub-sistem mobile unit yang telah terdaftar. Setiap stream data yang diterima kemudian akan diekstrak hingga menjadi informasi (items) nomor pengenal (Id) individu atau kelompok, posisi, dan waktunya. Kemudian, posisi-posisi (berikut perubahannya) ini ditampilkan di atas peta dijital dalam bentuk simbol-simbol (manusia atau kendaraan) yang bergerak dari waktu-ke-waktu. Berdasarkan informasi inilah pengambil keputusan (misalnya seorang ‘Komandan’) dapat mengkoordinasikan setiap sub-sistem mobile unit-nya secara efektif, efisien, realtime, dan kemudian dapat melakukan rekonstruksi gerakan atau progress operasi militer yang telah dilakukan (mode replay atau playback). Sementara itu, hasil rekonstruksi berikut evaluasi gerakan operasi militer ini dapat dijadikan sebagai bahan pertimbangan yang sangat penting bagi perencanaan operasi berikutnya.
Dengan sistem seperti ini, diharapkan, beberapa permasalahan yang berhubungan dengan aktivitas-aktivitas militer seperti:
(1) pemantauan pergerakan kendaraan-kendaraan (armada) militer (terutama yang mengalami masalah)
(2) pemantauan personil-personil (terutama di garis depan)
(3) pemantauan logistik, dan
(4) koordinasi dan kerjasama team dapat diatasi dengan baik.
Kekurangan Gps :
• pengguna harus terlihat oleh satelit (tidak boleh berada dibawah bangunan)
• 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 produk gpsny bisa di lihat di toko gps. Selain itu, sinyal gps juga mudah berinteferensi dengan gelombang elektromagnetik lainnya
• interferensi oleh medan elektromagnetik lain, seperti sinar matahari contohnya, yang dapat mengubah keakuratan data ketika sampai di device.