GPS (Global Positioning System)

Apa itu GPS?

Global Positioning System (GPS) adalah sistem navigasi berbasis satelit yang terdiri dari jaringan 24 satelit ditempatkan ke dalam orbit oleh Departemen Pertahanan AS. GPS awalnya ditujukan untuk aplikasi militer, namun pada 1980-an, pemerintah membuat sistem yang tersedia untuk penggunaan sipil. GPS bekerja dalam kondisi cuaca, di manapun di dunia, 24 jam sehari. Tidak ada biaya langganan atau biaya setup untuk menggunakan GPS.

Cara kerjanya

Satelit GPS lingkaran bumi dua kali sehari dalam orbit yang sangat tepat dan mengirimkan informasi sinyal ke bumi. GPS receiver mengambil triangulasi informasi dan digunakan untuk menghitung lokasi yang tepat pengguna. Pada dasarnya, penerima GPS membandingkan waktu sinyal yang ditransmisikan oleh satelit dengan waktu yang telah diterima. Perbedaan waktu memberitahu penerima GPS seberapa jauh satelit tersebut. Sekarang, dengan pengukuran jarak dari satelit lagi, penerima dapat menentukan posisi pengguna dan menampilkannya pada peta elektronik unit.

Sebuah penerima GPS harus terkunci ke sinyal dari setidaknya tiga satelit untuk menghitung posisi 2D (garis lintang dan bujur) dan melacak gerakan. Dengan empat atau lebih satelit di tampilan, penerima dapat menentukan posisi 3D pengguna (lintang, bujur dan ketinggian). Setelah posisi pengguna telah ditentukan, unit GPS dapat menghitung informasi lain, seperti kecepatan, bearing, track, jarak perjalanan, jarak ke tujuan, matahari terbit dan saat matahari terbenam dan banyak lagi.

Seberapa akurat GPS?

Akhir-akhir ini penerima GPS (GPS receiver) sangat akurat, berkat desain paralel multi-channel mereka. 12 penerima saluran paralel yang cepat untuk mengunci ke satelit ketika pertama kali dihidupkan dan mereka mempertahankan data dengan kuat, bahkan di dedaunan lebat atau pengaturan perkotaan dengan gedung-gedung tinggi. faktor atmosfer tertentu dan sumber-sumber kesalahan lain dapat mempengaruhi akurasi penerima GPS. Penerima GPS (GPS receiver) akurat sampai 15 meter di atas rata-rata.

Penerima GPS (GPS receiver) dengan WAAS (Wide Area Augmentation System) memiliki kemampuan untuk dapat meningkatkan akurasi kurang dari tiga meter rata-rata. Tidak ada peralatan tambahan atau biaya yang diperlukan untuk memanfaatkan WAAS. Pengguna juga bisa mendapatkan akurasi yang lebih baik dengan diferensial GPS (DGPS), yang mengoreksi sinyal GPS ke dalam rata-rata tiga sampai lima meter. Penjagas pantai Amerika (US Coast Guard) mengoperasikan layanan DGPS koreksi yang paling umum. Sistem ini terdiri dari jaringan menara yang menerima sinyal GPS dan mengirimkan sinyal dikoreksi oleh pemancar suar. Agar mendapatkan sinyal yang baik, pengguna harus memiliki penerima diferensial sinyal dan antena suar di samping GPS mereka.

Sistem satelit GPS

24 satelit yang membentuk ruang segmen GPS yang mengorbit bumi sekitar 12.000 kilometer di atas kita. Mereka terus bergerak, membuat dua orbit lengkap dalam waktu kurang dari 24 jam. Satelit ini bepergian dengan kecepatan sekitar 7.000 kilometer per jam. 

Satelit GPS yang didukung oleh energi surya. Mereka memiliki baterai cadangan untuk terus menjalankannya pada saat terjadi gerhana matahari, ketika tidak ada tenaga surya. pendorong roket kecil pada setiap satelit menjaga mereka terbang di jalur yang benar.

Berikut adalah beberapa fakta menarik lainnya tentang satelit GPS (juga disebut NAVSTAR, di Department Pertahanan Amerika untuk GPS)   :

• Satelit GPS pertama diluncurkan pada tahun 1978.
• Sebuah konstelasi 24 satelit penuh dicapai pada tahun 1994.
• Setiap satelit dibangun untuk terakhir sekitar 10 tahun. Penggantian terus-menerus dibangun dan diluncurkan ke orbit.
• Sebuah satelit GPS memiliki berat sekitar 2.000 kilogram dan sekitar 17 kaki di seberang dengan panel surya diperpanjang.
• Transmitter daya hanya 50 watt atau kurang.

Bagaimana dengan transmisi sinyalnya?

GPS satelit mentransmisikan dua sinyal radio daya rendah, ditunjuk L1 dan L2. GPS warga menggunakan frekuensi L1 dari 1575,42 MHz pada pita UHF. Sinyal diterima dengan saling berhadapan, yang berarti mereka akan melewati awan, kaca dan plastik tapi tidak akan tembus melalui sebagian benda padat seperti gedung dan pegunungan.

Sinyal GPS terdiri dari tiga bit informasi yang berbeda - kode pseudorandom, data ephemeris dan data almanak. Kode pseudorandom hanyalah kode ID yang mengidentifikasi satelit yang memancarkan informasi, seperti yang mengidentifikasi satelit itu menerima. Data Ephemeris, yang terus-menerus dikirimkan oleh setiap satelit, berisi informasi penting tentang status satelit (sehat atau tidak sehat), tanggal dan waktu. Sinyal dari bagian ini sangat penting untuk menentukan posisi. Data almanak memberitahu penerima GPS, di mana setiap satelit GPS harus memberitahu setiap saat dan sepanjang hari. Setiap satelit mentransmisikan data almanak serta menampilkan informasi orbit untuk satelit itu dan untuk setiap satelit lain dalam sistem.

Faktor-faktor yang dapat menurunkan sinyal GPS dan mempengaruhi akurasi, adalah sebagai berikut :

• Ionosfer dan troposfer - Sinyal satelit melambat saat melewati atmosfer. Sistem GPS menggunakan built-in model yang menghitung jumlah rata-rata keterlambatan data yang sebagian benar untuk jenis kesalahan.
• Sinyal multipath - Ini terjadi ketika sinyal GPS dipantulkan objek seperti gedung-gedung tinggi atau permukaan batu besar sebelum mencapai penerima. Hal ini meningkatkan waktu tempuh sinyal, sehingga menyebabkan kesalahan.
• Receiver Clock Error - Sebuah jam penerima tidak seakurat jam pada satelit GPS.
• Kesalahan Orbital - Juga dikenal sebagai kesalahan ephemeris, ini adalah ketidakakuratan lokasi satelit melaporkan.
• Jumlah satelit yang terlihat - Beberapa satelit penerima GPS dapat melihat ke-akurasian yang lebih baik. Bangunan, medan, interferensi elektronik, atau kadang-kadang dedaunan lebat dapat menghalangi penerimaan sinyal, menyebabkan kesalahan posisi atau mungkin tidak membaca posisi sama sekali. unit GPS biasanya tidak akan bekerja di dalam ruangan, di bawah air atau bawah tanah.
• Geometri satelit / shading - ini mengacu pada posisi relatif satelit pada waktu tertentu. geometri satelit ideal terjadi ketika satelit terletak pada sudut yang relatif lebar terhadap satu sama lain. Sedikitnya hasil geometri ketika satelit berada di garis atau dalam pengelompokan yang ketat.
• Degradasi dari sinyal satelit - Ketersediaan Selektif (SA) adalah degradasi yang disengaja, pernah dikenakan oleh Departemen Pertahanan AS. SA dimaksudkan untuk mencegah musuh militer dari penggunaan sinyal GPS yang sangat akurat. Pemerintah mematikan SA pada Mei 2000, yang secara signifikan meningkatkan akurasi dari penerima GPS warga.

Aplikasi

GPS memiliki berbagai aplikasi di darat, di laut dan di udara. Pada dasarnya, GPS dapat digunakan di mana-mana kecuali di mana tidak mungkin untuk menerima sinyal seperti di dalam bangunan atau gedung, di gua-gua dan lokasi bawah tanah lainnya, dan bawah air. Aplikasi udara yang paling umum adalah untuk navigasi dengan penerbangan umum dan pesawat komersial. Di laut, GPS juga biasanya digunakan untuk navigasi dengan pelaut, nelayan komersial, dan pelaut profesional. Komunitas ilmiah menggunakan GPS untuk kemampuan waktu presisi dan informasi posisi.

Pengukur tanah (surveyor) menggunakan GPS untuk mempermudah pekerjaan mereka. GPS memberikan penghematan biaya dengan mengurangi waktu pengukuran di lokasi survei dan memberikan akurasi data yang luar biasa.

Penggunaan GPS hampir beragam seperti yang digunakan pada bidang olahraga. GPS populer di kalangan pejalan kaki, pemburu, snowmobilers, gunung bikers, dan pemain ski cross-country. Siapa saja yang perlu melacak di mana dia atau siapapun, untuk menemukan jalan ke lokasi tertentu, atau mengetahui di mana arah dan seberapa cepat dia akan dapat memanfaatkan global positioning system.

GPS sekarang biasa dipasang di mobil dan juga handphone. Beberapa sistem dasar di tempat dan memberikan bantuan darurat dengan menekan sebuah tombol (dengan transmisi posisi Anda saat ini ke pusat pengiriman). sistem yang lebih canggih yang menampilkan posisi Anda pada peta jalan juga tersedia. Saat ini sistem memungkinkan seorang pengemudi untuk melacak di mana ia dan menyarankan rute terbaik untuk mengikuti dan untuk mencapai lokasi yang ditunjuk.