Sekilas tentang GPS

Beberapa tahun yang lalu Bill Clinton, presiden Amerika saat itu mengumumkan penggunaan sistem navigasi satelit untuk GPS mulai bisa digunakan oleh kalangan sipil, sebelumnya GPS adalah teknologi eksklusif yang hanya digunakan kalangan militer. GPS terdiri dari 3 bagian, bagian space yang mengatur konstelasi satelit, bagian control yang memantau dan mengatur orbit serta mengirimkan data, dan user sebagai pengguna GPS. GPS dirancang dan dikendalikan oleh Dephan Amerika yang kini bisa dinikmati oleh publik.
Perangkat GPS yang kita kenal seperti telepon selular atau PDA adalah sebuah GPS receiver. Pertama kali saya memegang GPS adalah sekitar pertengahan 2001 untuk keperluan pekerjaan, dibeli oleh kantor karena merek semakin banyak dan harga semakin relatif murah. GPS receiver bekerja menerima sinyal dari satelit GPS. Satelit ini cukup banyak yang mengorbit di Medium Earth Orbit (MEO), pada ketinggian 1.400km (Low Earth Orbit - LEO) hingga 36.000km (Geostationer Earth Orbit - GEO). Kumpulan satelit GPS dikenal sebagai konstelasi satelit GPS, saat ini sudah lebih dari 24 satelit mengorbit di atas bumi dalam 6 bidang orbital plane (tidak hanya mengorbit sejajar dengan equator).

Satelit GPS pertama kali diluncurkan pada tahun 1978 dan mengorbit pada ketinggian 20.200km dan yang mutakhir (satelit GPS ke-52) diluncurkan 6 Nopember tahun lalu. Satelit GPS tidak bersifat geostasioner –posisi relatif tetap pada garis ekuator, mengorbit satu bidang dengan putaran bumi– seperti satelit yang kita pakai untuk komunikasi internet dan siaran televisi, namn mengorbit dua kali dalam satu hari (kecepatan linearnya mungkin sama dengan kecepatan linear satelit geostasioner, tetapi karena orbitnya lebih rendah bisa mengelilingi bumi dua kali dalam 24 jam, bandingkan dengan kecepatan linear satelit LEO yaitu 8km perdetik, tentunya kecepatan linear satelit MEO lebih tinggi).
Seluruh satelit GPS mengorbit sambil mem-broadcast sinyal ke bumi. Sinyal yang dikirimkan adalah waktu atom epoch, koordinat satelit, inklinasi, kecepatan orbit dan lain sebagainya yang berguna bagi GPS receiver dalam menentukan posisi secara presisi. Sebuah GPS receiver bisa menentukan posisi koordinat lintang/bujur serta elevasi di atas permukaan laut secara tepat apabila menerima sinyal dari empat satelit GPS, jika hanya tiga sinyal yang didapat maka elevasi tidak akan akurat.
Setiap satelit mem-broadcast sinyal yang dibedakan dengan kode CDMA dan perbedaan perioda waktu pada frekuensi yang sama. GPS receiver mengkalkulasi 4 sinyal satelit yang didapat dengan database internal yang sudah terstandar tersedia. Elevasi bisa ditentukan akibat perhitungan delay setiap sinyal dari setiap satelit, delay ini kemudian dianggap sebagai jarak (range), disebut kemudian sebagai pseudorange. Ketika GPS receiver menerima 4 sinyal satelit maka pada saat itu posisi GPS receiver menjadi irisan empat garis sinyal satelit, dari sinilah posisi presisi GPS receiver bisa ditentukan, yaitu koordinat Lintang, Bujur dan Elevasi. Referensi waktu pada GPS receiver tidak harus akurat, cukup dengan tingkat akurasi dalam jangka yang pendek (misalnya cukup dalam hitungan menit) karena untuk selanjutnya referensi waktu akan didapatkan dari sinyal satelit, yang merupakan waktu atom, atomic clock.

Penentuan posisi GPS pun tak luput dari faktor kesalahan, kesalahan tersebut bisa timbul dari:

1.Referensi waktu, untuk ketepatan minimal 4 sinyal satelit harus didapat.

2.Ionosfer, kondisi cuaca mempengaruhi delaynya waktu penerimaan sinyal, sebagai koreksi satelit mengirimkan sinyal lain pada frekuensi yang berbeda, sebagai komparasi perhitungan untuk mencapai presisi.

3.Multipath, GPS receiver tidak hanya menerima sinyal dari satelit tapi bisa saja dari pantulan, dari perangkat lain di daratan dan sebagainya. GPS mengirimkan sinyal pada frekuensi L1 (1575,42MHz), L2 (1227,60MHz) yang dipakai untuk koreksi karena ionosfer, L3 (1381,05MHz), L4 (1841,40MHz) dan L5 (1176,45MHz).

4.Selective Availability, awalnya kalangan sipil tidak bisa menangkap semua sinyal GPS namun setelah Bill Clinton membuka hak pemakaian GPS ini maka kalangan sipil bisa lebih mendapatkan kepresisian posisi GPS.

Kini banyak perangkat telepon selular yang sudah dilengkapi GPS dan dibuat massal, sehingga pengguna dan operator mampu menjejak posisi. Salah satu kelemahan dasar GPS adalah receiver harus berada di ruang terbuka. Mungkin juga suatu saat BTS selular GSM dan CDMA bisa berfungsi sebagai relay satelit GPS, sehingga di dalam ruangan atau di basement posisi bisa ditentukan secara tepat.