Global Positionin
System ( GPS ) adalah system navigasi dan penentuan posisi berbasis satelit
yang dapat digunakan oleh banyak orang
sekaligus dalam segala cuaca, serta didesain untuk memberikan posisi dan
kecepatan tiga- dimensi yang teliti, dan juga informasi waktu, secara kontinyu
diseluruh dunia [Wells et al.,1986]
GPS terdiri atas tiga segment utama:
- Segment angkasa
Bagian
dari system yang berada di antariksadan terdiri dari sejumlah satelit yang terhimpun
dalam bentuk kostelasi tertentu. Spesifikasi dari konstelasi ini adalah
·
Satelit yang beroperasional sebanyak 24
buah satelit
·
Terdiri dari 6 orbit, masing-masing
orbit terdiri atas 4 buah satelit
·
Ketinggian orbit dari pemukaaan bumi
global 20200 km.
·
Kecepatan orbit 3,87 km/detik
·
Merupakan satelit orbital (kecepatan
orbit 2 kali lebih cepat dari kecepatan orbit bumi
·
One way ranging system
Satelit GPS memancarkan
sinyal-sinyal secara terus menerus yang berisi informasi kepada pengguna
tentang posisi satelit ke pengamat. Sinyal GPS juga berisi informasi tentang
kesehatan satelit GPS. Dengan mengamati sinyal satelit dalam jumlah dan waktu
yang cukup, pengamat dapat menentukan posisinya.
GPS menggunakan system
pengukuran one way ranging. Pada dasarnya sinyal satelit GPS terdiri atas
[Rizos,1994]:
- Dua gelombang pembawa L-band.
- Penginformasi jarak (kode) pada gelombang pembawa.
- Pesan navigasi
Setiap sinyal mempunyai
frekuensi dasar (fo) 10.23 MHz. dua frekuensi pembawa digunakan
untuk transmisi, yaitu:
- L1 (Link 1) dengan frekuensi 154 fo = 1575.42 MHz ==> Panjang gelombang =19.05 cm
- L2 (Link 2) dengan frekuensi 120 fo = 1227.60 MHz ==> Panjang gelombang 24.25 cm
- L3 (1381, 05MHz)
- L4 (1841, 40MHz)
- L5 (1176, 45MHz)
Sinyal pembawa
gelombang merupakan gelombang radio yang mempunyai kemampuan memancar menembus
atmosfer pada jarak yang jauh, tetapi tidak mengandung informasi. Untuk membuat
gelombang pembawa dengan informasi maka harus dilakukan modulasi. Pada GPS ada
dua macam modulasi yang dilakukan pada gelombang pembawa, penginformasi jarak
(ranging codes) dan pesan navigasi (navigation, or broadcast, message):
- Gelombang pembawa L1 : P-codes dan C/A-codes
- Gelombang pembawa L2 : P-codes
Kedua gelombang
tersebut mengandung pesan navigasi [Rizos,1994]
Pada gelombang L1 dan
L2 dimodulasikan atau ditumpangkan informasi yang diperlakukan untuk penentuan
posisi, yaitu koordinat (ephemeris) satelit, yang terbagi dalam ephemeris
teliti, dan ephemeris standart (broadcast ephemiris), serta informasi tentang
waktu dan almanak untuk semua satelit yang beroperasi. Cara menumpangkan informasi
pada gelombang L1 dan L2 dilakukan dengan modulasi fase dan hasilnya disebut
kode PRN (pseudo random nouise).
2. Segmen sistem control
Subsistem
ini tugas pokoknya melakukan pelacakan, perhitungan, pengiriman, serta
pengawasan yang dibutuhkan untuk memantau semua satelit secara periodik.
Tugas
system control (Seeber, 1993):
·
Memonitor dan mengontrol system satelit
secara terus menerus
·
Menentukan system waktu GPS
·
Memprediksi ephemirs satelit dan tingkah
laku alat pencatat waktu satelit
·
Memperbaharui secara periodik pesan
navigasi untuk setiap bagian sateli
3. Segmen pengguna
Segmen
pengguna adalah semua pihak yang memanfaatkan satelit GPS untuk keperluannya.
Untuk dapat menggunakan GPS diperlukan 3 buah komponen [Rizos, 1996], yaitu:
·
Perangkat keras (penjejakan sinyal
sateli, pengukuran)
·
Perangkat lunak (algoritma pemrosesan
data)
·
Prosedur operasional (ketelitian, teknis
lapangan, aplikasi)
METODE
PENENTUAN POSISI DENGAN GPS
1. Sistem
koordinat satelit
Posisi
satelit dilangit dideskrepsikan dengan enam buah elemen Kepler. Dalam
penyederhanaan untuk studi diasumsikan bahwa orbit satelit merupakan orbit yang
tidak terganggu. Bidang orbit satelit berupa elips dengan pusat massa bumi
sebagai titik fokus dari elips. Keenam elemen Kepler tersebut adalah :
·
Setengah sumbu panjang (a)
·
Eksentrisitas (e)
·
Anomali sejati (f)
·
Ascending node (Ω)
·
Argument of perigee (ω)
·
Inklinasi (i)
Posisi
yang diberikan oleh GPS adalah posisi tiga dimensi (X,Y,Z atau φ, λ, h) yang
dinyatakan dalam datum WGS (World Geodetic system) 1984. Datum WGS 84 adalah
datum yang digunakan untuk menentukan orbit satelit GPS. WGS 84 adalah Sistem
Koordinat Kartesian Terikat Bumi dengan pusat system koordinat berimpit dengn
pusat massa bumi (geocenter). Ellipsoid yang digunakan adalah GRS (Geodetic
Reference System) 1980 yang parameter-parameternya:
·
Setengah sumbu panjang : a = 6378137 m
·
Setengah sumbu pendek : b = 6356752.314 m
·
Penggepengan : f =
1/298.2572221
2.
Ephemeris satelit GPS
Sinyal
satelit GPS terdiri dari atas tiga komponen yaitu :
·
Penginformasi jarak (kode)
·
Pesan navigasi (navigation message)
·
Gelombang pembawa (carrier wave)
Pesan navigasi berisi tentang koefisien
koreksi jam satelit, parameter orbit, almanak satelit, UTC, parameter
koreksi ionosfer, serta informasi spasial lainnya seperti status konstelasi dan
kesehatan satelit [Abidin,1995].
Pesan navigasi ditentukan oleh
segmen system control dan dikirimkan ke pengguna menggunakan satelit GPS. Salah
satu informasi yang terkandung dalam pesan navigasi GPS adalah ephemeris
satelit yang biasa disebut Broadcast ephemeris.
Broadcast ephemeris merupakan
penginformasi posisi satelit yang dipancarkan oleh satelit GPS setiap saat yang
terdapat pada pesan navigasi. Broadcast ephemeris dihitung oleh stasiun kontrol
berdasarkan orbit acuan priode dua minggu yang diekstrapolasikan pada orbit
hasil hitungan post processed [Djawahir,1992]. Dengan kata lain broadcast
ephemeris merupakan prediksi orbit satelit GPS.
SEKIAN ......... :)
