GPS (Global Positioning System)

Abstraksi

GPS atau Global Positioning System, merupakan sebuah alat atau sistem yang dapat digunakan untuk menginformasikan penggunanya dimana dia berada (secara global) di permukaan bumi yang berbasiskan satelit. Data dikirim dari satelit berupa sinyal radio dengan data digital. Sistem Pemosisi Global  atau dalam bahasa Inggrisnya disebut sebagai Global Positioning System (GPS) adalah sistem untuk menentukan posisi di permukaan bumi dengan bantuan sinkronisasi sinyal satelit. Sistem ini menggunakan 24 satelit yang mengirimkan sinyal gelombang mikro ke Bumi, Dimanapun anda berada, maka GPS bisa membantu menunjukan arah, selama anda melihat langit. Layanan GPS ini tersedia gratis, bahkan tidak perlu mengeluarkan biaya apapun kecuali membeli GPS recierver-rya.

GPS Tracker atau sering disebut dengan GPS Tracking adalah teknologi AVL (Automated Vehicle Locater) yang memungkinkan pengguna untuk melacak posisi kendaraan, armada ataupun mobil dalam keadaan Real-Time. GPS Tracking memanfaatkan kombinasi teknologi GSM dan GPS untuk menentukan koordinat sebuah obyek, lalu menerjemahkannya dalam bentuk peta digital

Pendahuluan

GPS (Global Positioning System) adalah sistem navigasi yang berbasiskan satelit yang saling berhubungan yang berada di orbitnya. Sistem ini dikembangkan oleh Departemen Pertahanan Amerika Serikat, dengan nama lengkapnya adalah NAVSTAR GPS (kesalahan umum adalah bahwa NAVSTAR adalah sebuah singkatan, ini adalah salah. NAVSTAR adalah nama yang diberikan oleh John Walsh, seorang penentu kebijakan penting dalam program GPS, Kumpulan satelit ini diurus oleh 50th Space Wing Angkatan Udara Amerika Serikat dan Biaya perawatan sistem ini sekitar US$750 juta per tahun, termasuk penggantian satelit lama, serta riset dan pengembangan.

 Untuk dapat mengetahui posisi seseorang maka diperlukan alat yang diberinama GPS reciever yang berfungsi untuk menerima sinyal yang dikirim dari satelit GPS. Posisi di ubah menjadi titik yang dikenal dengan nama Way-point nantinya akan berupa titik-titik koordinat lintang dan bujur dari posisi seseorang atau suatu lokasi kemudian di layar pada peta elektronik.

Sejak tahun 1980, layanan GPS yang dulunya hanya untuk leperluan militer mulai terbuka untuk publik. Uniknya, walau satelit-satelit tersebut berharga ratusan juta dolar, namun setiap orang dapat menggunakannya dengan gratis. Satelit-satelit ini mengorbit pada ketinggian sekitar 12.000 mil dari permukaan bumi. Posisi ini sangat ideal karena satelit dapat menjangkau area coverage yang lebih luas. Satelit-satelit ini akan selalu berada posisi yang bisa menjangkau semua area di atas permukaan bumi sehingga dapat meminimalkan terjadinya blank spot (area yang tidak terjangkau oleh satelit). Setiap satelit mampu mengelilingi bumi hanya dalam waktu 12 jam. Sangat cepat, sehingga mereka selalu bisa menjangkau dimana pun posisi Anda di atas permukaan bumi.

GPS reciever sendiri berisi beberapa integrated circuit (IC) sehingga murah dan teknologinya mudah untuk di gunakan oleh semua orang. GPS dapat digunakan utnuk berbagai kepentingan, misalnya mobil, kapal, pesawat terbang, pertanian dan di integrasikan dengan komputer maupun laptop.

Dasar Teori

a.      Prinsip GPRS

Prinsip penentuan posisi dengan GPS yaitu menggunakan metode reseksi jarak, dimana pengukuran jarak dilakukan secara simultan ke beberapa satelit yang telah diketahui koordinatnya. Pada pengukuran GPS, setiap epoknya memiliki empat parameter yang harus ditentukan : yaitu 3 parameter koordinat X,Y,Z atau L,B,h dan satu parameter kesalahan waktu akibat ketidaksinkronan jam osilator di satelit dengan jam di receiver GPS. Oleh karena diperlukan minimal pengukuran jarak ke empat satelit.

b.      Konsep GPS

Sebuah penerima GPS menghitung posisinya dengan tepat waktu sinyal yang dikirim oleh GPS satelit tinggi di atas Bumi. Setiap satelit mentransmisikan pesan terus-menerus yang meliputi :

§ saat pesan itu dikirim

§ tepat orbital informasi ( ephemeris )

§ kesehatan umum sistem dan orbit kasar dari semua satelit GPS (almanac).

Penerima menggunakan pesan-pesan yang diterimanya untuk menentukan waktu transit dari setiap pesan dan menghitung jarak ke setiap satelit. Jarak ini bersama dengan lokasi satelit digunakan dengan bantuan kemungkinan Trilateration , tergantung pada algoritma yang digunakan, untuk menghitung posisi penerima. Posisi ini kemudian ditampilkan, mungkin dengan tampilan peta bergerak atau lintang dan bujur, informasi elevasi dapat dimasukkan. Banyak GPS unit menampilkan informasi yang diperoleh seperti arah dan kecepatan, dihitung dari perubahan posisi.

Tiga satelit mungkin tampak cukup untuk memecahkan untuk posisi karena ruang memiliki tiga dimensi dan posisi dekat permukaan bumi dapat diasumsikan. Namun, bahkan sangat kecil kesalahan jam dikalikan dengan sangat besar kecepatan cahaya  - kecepatan di mana sinyal satelit merambat - hasil dalam kesalahan posisional yang besar. Oleh karena itu receiver menggunakan empat atau lebih satelit untuk memecahkan penerima lokasi dan waktu. Waktu yang sangat akurat dihitung secara efektif disembunyikan oleh aplikasi GPS yang paling, yang hanya menggunakan lokasi. Sebuah beberapa aplikasi GPS khusus Bagaimanapun menggunakan waktu; ini termasuk waktu transfer , lalu lintas waktu sinyal, dan sinkronisasi BTS ponsel .

Meskipun empat satelit yang diperlukan untuk operasi normal, kurang berlaku dalam kasus-kasus khusus. Jika salah satu variabel sudah diketahui, penerima dapat menentukan posisinya hanya menggunakan tiga satelit. Sebagai contoh, sebuah kapal atau pesawat udara mungkin telah dikenal ketinggian. Beberapa receiver GPS dapat menggunakan petunjuk tambahan atau asumsi (seperti menggunakan kembali ketinggian terakhir diketahui, perhitungan mati , navigasi inersia , atau termasuk informasi dari kendaraan komputer) untuk memberikan posisi (terdegradasi) kurang akurat bila kurang dari empat satelit yang terlihat. 

c.       Struktur GPS

GPS saat ini terdiri dari tiga segmen utama. Ini adalah ruas angkasa (SS), segmen kontrol (CS), dan segmen pengguna (AS). Angkatan Udara AS mengembangkan, memelihara, dan mengoperasikan ruang dan segmen kontrol. GPS satelit menyiarkan sinyal dari ruang angkasa, dan setiap penerima GPS menggunakan sinyal-sinyal untuk menghitung dimensi tiga lokasi (lintang, bujur, dan ketinggian) dan waktu saat ini.

Segmen angkasa terdiri dari 24 sampai 32 satelit di orbit Bumi menengah dan juga termasuk adapter muatan ke pendukung yang dibutuhkan untuk meluncurkan mereka ke orbit. Segmen kontrol terdiri dari sebuah stasiun kontrol induk, sebuah stasiun induk alternatif kontrol, dan sejumlah berdedikasi dan berbagi antena tanah dan stasiun monitor. Segmen pengguna terdiri dari ratusan ribu pengguna AS dan sekutu militer Precise Positioning Service aman GPS, dan puluhan juta pengguna sipil, komersial, dan ilmiah dari Standard Positioning Service.

d.      Kemampuan GPS

Beberapa kemampuan GPS  antara lain dapat memberikan informasi tentang posisi, kecepatan, dan waktu secara cepat, akurat, murah, dimana saja di bumi ini tanpa tergantung cuaca. Hal yang perlu dicatat bahwa GPS adalah satu-satunya sistem navigasi ataupun sistem penentuan posisi dalam beberapa abad ini yang memiliki kemampuan handal seperti itu. Ketelitian dari GPS dapat mencapai beberapa mm untuk ketelitian posisinya, beberapa cm/s untuk ketelitian kecepatannya dan beberapa nanodetik untuk ketelitian waktunya. Ketelitian posisi yang diperoleh akan tergantung pada beberapa faktor yaitu metode penentuan posisi, geometri satelit, tingkat ketelitian data, dan metode pengolahan datanya.

e.      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 terakhir adalah tipe Geodetik dual frekuensi yang dapat memberikan ketelitian posisi hingga mencapai milimeter. Tipe ini biasa digunakan untuk aplikasi precise positioning seperti pembangunan jaring titik kontrol, survey deformasi, dan geodinamika.  Harga receiver tipe geodetik cukup mahal, mencapai ratusan juta rupiah untuk 1 unitnya.

f.        Teknologi GPS

GPS (Global Positioning System) adalah sistem satelit navigasi yang paling populer dan paling banyak diaplikasikan di dunia pada saat ini, baik di darat, laut, udara, maupun angkasa. Disamping aplikasi-aplikasi militer, bidang-bidang aplikasi GPS yang cukup marak saat ini antara lain meliputi survai pemetaan, geodinamika, geodesi, geologi, geofisik, transportasi dan navigasi, pemantauan deformasi, pertanian, kehutanan, dan bahkan juga bidang olahraga dan rekreasi. Di Indonesia sendiri penggunaan GPS sudah dimulai sejak beberapa tahun yang lalu dan terus berkembang sampai saat ini baik dalam volume maupun jenis aplikasinya

g.      Cara Kerja GPS

Setiap daerah di atas permukaan bumi ini minimal terjangkau oleh 3-4 satelit. Pada prakteknya, setiap GPS terbaru bisa menerima sampai dengan 12 chanel satelit sekaligus. Kondisi langit yang cerah dan bebas dari halangan membuat GPS dapat dengan mudah menangkap sinyal yang dikirimkan oleh satelit. Semakin banyak satelit yang diterima oleh GPS, maka akurasi yang diberikan juga akan semakin tinggi. Cara kerja GPS secara logik ada 5 langkah:

1.      Memakai perhitungan “triangulation” dari satelit.

2.      Untuk perhitungan “triangulation”, GPS mengukur jarak menggunakan travel time sinyal radio.

3.      Untuk mengukur travel time, GPS memerlukan memerlukan akurasi waktu yang tinggi.

4.      Untuk perhitungan jarak, kita harus tahu dengan pasti posisi satelit dan ketingian pada orbitnya.

5.      Terakhir harus menggoreksi delay sinyal waktu perjalanan di atmosfer sampai diterima reciever.

Satelit GPS berputar mengelilingi bumi selama 12 jam di dalam orbit yang akurat dia dan mengirimkan sinyal informasi ke bumi. GPS reciever mengambl informasi itu dan dengan menggunakan perhitungan “triangulation” menghitung lokasi user dengan tepat. GPS reciever membandingkan waktu sinyal di kiirim dengan waktu sinyal tersebut di terima. Dari informasi itu didapat diketahui berapa jarak satelit. Dengan perhitungan jarak jarak GPS reciever dapat melakukan perhitungan dan menentukan posisi user dan menampilkan dalam peta elektronik.

Sebuah GPS reciever harus mengunci sinyal minimal tiga satelit untuk memenghitung posisi 2D (latitude dan longitude) dan track pergerakan. Jika GPS receiver dapat menerima empat atau lebih satelit, maka dapat menghitung posisi 3D (latitude, longitude dan altitude). Jika sudah dapat menentukan posisi user, selanjutnya GPS dapat menghitung informasi lain, seperti kecepatan, arah yang dituju, jalur, tujuan perjalanan, jarak tujuan, matahari terbit dan matahari terbenam dan masih banyak lagi. Satelit GPS dalam mengirim informasi waktu sangat presesi karena Satekit tersebut memakai jam atom. Jam atom yang ada pada satelit jalam dengan partikel atom yang di isolasi, sehingga dapat menghasilkan jam yang akurat dibandingkan dengan jam biasa. Perhitungan waktu yang akurat sangat menentukan akurasi perhitungan untuk menentukan informasi lokasi kita. Selain itu

h.      Manfaat GPS

Dengan menggunakan GPS, Anda dapat menandai semua lokasi yang pernah Anda kunjungi. Misalnya, Hotel Mulia di waypoint sekian dan tempat-tempat lainnya. Sebenarnya, ada banyak manfaat yang bisa diambil jika Anda mengetahui waypoint dari suatu tempat. Pertama, Anda dapat memperkirakan jarak lokasi yang Anda tuju dengan lokasi asal Anda. GPS keluaran terakhir dapat memperkirakan jarak Anda ke tujuan, sampai estimasi lamanya perjalanan dengan kecepatan aktual yang sedang Anda tempuh. Kedua, lokasi di daratan memang cukup mudah untuk dikenali dan diidentifikasi.

Namun, jika Anda kebetulan menemui tempat memancing yang sangat baik di tengah lautan ataupun tempat melihat matahari terbenam yang baik di puncak gunung, bagaimana cara menandai lokasi tersebut agar Anda dapat balik lagi ke lokasi itu di kemudian hari tanpa tersesat? Di saat seperti inilah sebuah GPS akan menunjukkan manfaatnya. Dengan teknologi GPS dapat digunakan untuk beberapa keperluan sesuai dengan tujuannya. GPS dapat digunakan oleh peneliti, olahragawan, petani, tentara, pilot, petualang, pendaki, pengantar barang, pelaut, kurir, penebang pohon, pemadam kebakaran dan orang dengan berbagai kepentingan untuk meningkatkan produktivitas, keamanan, dan untuk kemudahan.

Dari beberapa pemakaiaa di atas dikategorikan menjadi:

·         Lokasi

Digunakan untuk menentukan dimana lokasi suatu titik dipermukaan bumi berada.

·         Navigasi

Membantu mencari lokasi suatu titik di bumi

·         Tracking

Membantu untuk memonitoring pergerakan obyek Membantu memetakan posisi tertentu, dan perhitungan jaringan terdekat

·         Timing

Dapat dijadikan dasar penentuan jam seluruh dunia, karena memakai jam atom yang jauh lebih presesi di banding dengan jam biasa. Tidak perduli posisi Anda, di tengah laut, di tengah hutan, di atas gunung, ataupun di pusat kota. Selama GPS dapat menerima sinyal dari satelit secara langsung tanpa halangan, maka GPS akan selalu memberikan informasi koordinat posisi Anda. GPS membutuhkan area pandang yang bebas langsung ke langit. Halangan-halangan seperti pohon, gedung, bahkan kaca film sekelas V-Kool, bisa mengurangi akurasi sinyal yang diterima oleh GPS. Bahkan bukan tidak mungkin GPS tidak bisa menerima sinyal sama sekali dari satelit. GPS juga memiliki feature tambahan yang mampu memberikan informasi selama Anda di perjalanan, seperti kecepatan, lama perjalanan, jarak yang telah ditempuh, waktu, dan masih banyak.

Kesimpulan

Semakin banyak sinyal satelit yang dapat diterima maka akan semakin presesi data yang diterima karena ketiga satelit mengirim pseudo-random code dan waktu yang sama. Ketinggian menimbulkan keuntungan dalam mendukung proses kerja GPS,bagi kita karena semakin tinggi maka semakin bersih atmosfer, sehingga gangguan semakin sedikit dan orbit yang cocok dan perhitungan matematika yang cocok. Satelit harus tetap pada posisi yang tepat sehingga stasiun di bumi harus terus memonitor setiap pergerakan satelit, dengan bantuan radar yang presesi salalu di cek tentang altitude, posision dan kecepatannya.


Nama Kelompok :
1. Andre Antonius (10108205)
2. Dewi Anggraeni (10108556)
3. Erdo Oktora (10108707)
4. Siti Wahyuni (11108853)
5. Tirsa Gan (11108940)

Referensi :

http://abdisr.blogspot.com/2011/09/pengertian-gps-atau-global-positioning.html

http://gaulwahyu.wordpress.com/2008/10/16/pengertian-gps/