GPS System ~ Adheet Dot

TUGAS SOFTSKILL INTERAKSI MANUSIA DAN KOMPUTER

Adhitya Rahman

20112170

2KB04

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Tuhan YME, karena dengan karunia-Nya saya dapat menyelesaiakan postingan ini yang berjudul “GPS System”.

Tidak lupa saya sampaikan terimakasih kepada bapak Mohammad Iqbal selaku Dosen IMK kelas 2KB04 yang telah membantu dan membimbing saya dalam mengerjakan tugas softskill ini. Saya juga mengucapkan terimakasih kepada teman-teman mahasiswa yang juga sudah memberi kontribusi baik langsung maupun tidak langsung dalam pembuatan makalah ini.

Tentunya ada hal-hal yang ingin saya berikan kepada masyarakat dari hasil tugas softskill ini. Karena itu saya berharap semoga tugas softskill ini dapat menjadi sesuatu yang berguna bagi kita bersama.

Penulis menyadari bahwa dalam menyusun karya tulis ini masih jauh dari kesempurnaan, untuk itu penulis sangat mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun guna sempurnanya makalah ini. Penulis berharap semoga postingan ini bisa bermanfaat bagi penulis khususnya dan bagi pembaca pada umumnya.

Depok, Juni 2014

Adhitya Rahman

GPS SYSTEM

Global Positioning System atau yang biasa disingkat dengan GPS adalah alat navigasi elektronik yang menerima informasi dari 4 - 12 satelit sehingga GPS bisa memperhitungkan posisi di mana kita berada di Bumi. Satelit GPS tidak mentransmisikan informasi posisi kita, yang ditransmisikan satelit adalah posisi satelit dan jarak penerima GPS kita dari satelit. Informasi ini diolah alat penerima GPS kita dan hasilnya ditampilkan kepada kita.

GPS sebenarnya adalah proyek Departemen Pertahanan Amerika Serikat (AS) yang memberinya nama resmi NAVSTAR (NAVigation Satellite Timing And Ranging). Bagian utama dari sistem GPS adalah 24 satelit yang mengorbit Bumi di ketinggian 20.200 kilometer. Orbit satelit dirancang sehingga setiap titik di Bumi dapat melihat paling sedikit empat satelit pada setiap saat

Tiap satelit mengitari bumi kira-kira sekali dalam 12 jam dengan kecepatan sekitar 11.000 kilometer per jam. Satelit GPS mempunyai panel-panel pengumpul tenaga Matahari untuk membangkitkan energi listrik yang diperlukannya. Selain itu juga ada baterai yang menyimpan tenaga listrik dan mempergunakannya saat satelit tidak memperoleh sinar Matahari.

Fungsi

1. Menghitung jarak dan arah dari lokasi tempat kita berada.

2. Satu unit GPS dapat menyimpan dalam memory lokasi di mana kita berada saat ini.

3. Setiap lokasi dapat diberi nama atau nomor dan tanggal dan waktu.

4. Mengingat lokasi yang pernah kita simpan.

5. Mengarahkan kita dari satu lokasi ke lokasi lain dengan simbol berupa grafik.

6. Menyimpan rute perjalanan kita dan mengantar kita kembali dengan rute yang sama.

7. Berfungsi sebagai kompas yang dapat menuntun kita ke arah yang tepat.

8. Dapat digunakan sebagai penunjuk arah di kapal, mobil dengan menggunakan daya sebesar 12 volt.

9. Beberapa GPS dapat menunjukkan peta jalan-jalan utama, sungai-sungai.

10. Beberapa GPS juga dapat menampilkan kekuatan baterai, posisi satelit, kekuatan sinyal.

Skema dan Cara Kerja

Sistem kerja GPS adalah dengan menstransmisikan sinyal dari satelit ke perangkat GPS (portable GPS murni, ataupun smartphone yang sudah memiliki fitur GPS). GPS membutuhkan transmisi dari 3 satelit untuk mendapatkan informasi dua dimensi (lintang dan bujur), dan 4 satelit untuk tiga dimensi (lintang, bujur dan ketinggian).

Karena GPS bekerja mengandalkan satelit, maka penggunaannya disarankan di tempat terbuka. Penggunaan di dalam ruangan, atau di tempat yang menghalangi arah satelit (di angkasa), maka GPS tidak akan bekerja secara akurat dan maksimal. Setiap daerah di atas permukaan bumi ini minimal terjangkau oleh 3-4 satelit. Pada dasarnya, 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 umumnya :

Memakai perhitungan “triangulation” dari satelit.
Untuk perhitungan “triangulation”, GPS mengukur jarak menggunakan travel time sinyal radio.
Untuk mengukur travel time, GPS memerlukan memerlukan akurasi waktu yang tinggi.
Untuk perhitungan jarak, pastikan posisi satelit dan ketingian pada orbitnya.
Menggoreksi delay sinyal waktu perjalanan di atmosfer sampai diterima reciever.

Satelit GPS pertama diluncurkan tahun 1978 dan konstelasi 24 satelit berhasil dilengkapi tahun 1994. Setelah itu satelit-satelit baru rutin diluncurkan untuk meng-upgrade satelit lama atau mengganti satelit yang rusak/tidak berfungsi lagi. Tiap satelit mentransmisikan data navigasi dalam sinyal CDMA (Code Division Multiple Access)-sama seperti jenis sinyal untuk telepon seluler CDMA. Sinyal CDMA menggunakan kode pada transmisinya sehingga penerima GPS tetap bisa mengenali sinyal navigasi GPS walaupun ada gangguan pada frekuensi yang sama. Frekuensi yang digunakan adalah L1 (1575,42 MHz) dan L2 (1227,6 MHz).

Kode CDMA disebut "pseudorandom" karena seakan-akan ("pseudo") tidak beraturan ("random"), padahal tidaklah demikian. Kode CDMA tiap satelit dipilih dengan saksama agar tidak mengganggu transmisi satelit lainnya. Jenis kode CDMA ini ada dua, yaitu C/A dan P(Y). Kedua kode ini ditransmisikan pada frekuensi L1, sementara di L2 hanya ada kode P(Y).

C/A (Coarse/Acquisition) penggunaannya terbuka untuk siapa saja. "Coarse" karena resolusi datanya lebih kasar/tidak sepresisi kode P(Y). Ini disebabkan modulasi kode yang lebih lambat, yaitu 1,023 MHz dibandingkan dengan P(Y) yang 10,23 MHz (bandingkan dengan cdma2000 yang 1,2288 MHz dan WCDMA (generasi penerus GSM) yang 3,84 MHz). Kata "Acquisition" adalah untuk akuisisi karena kode C/A yang sederhana lebih mudah dikenali dibandingkan dengan kode P(Y) sehingga untuk menangkap sinyal kode P(Y) lebih mudah setelah berhasil mengakuisisi satelit GPS dari sinyal C/A-nya. P(Y) berarti kode precision (presisi) yang dienkripsi dengan kode sandi Y. Modulasi kode yang sepuluh kali lebih cepat dibandingkan dengan kode C/A menyebabkan secara teoritis mampu memberikan presisi 10 kali lebih baik juga. Enkripsi digunakan agar data navigasinya tidak bisa digunakan orang tanpa seizin Departemen Pertahanan AS. Dengan mensinkronisasikan kode ini, alat penerima GPS dapat menghitung berapa waktu antara sinyal dikirim dari satelit dan diterima oleh alat penerima GPS. Data lain yang diperlukan juga ditumpangkan pada sinyal kode GPS, antara lain: koreksi posisi satelit, koreksi waktu satelit, dan informasi mengenai atmosfer yang dilalui sinyal dari satelit ke alat penerima.

Satelit-satelit ini dikontrol dari 5 stasiun Bumi, 4 stasiun Bumi yang bekerja otomatis dan satu stasiun Bumi pengontrol utama. Empat stasiun Bumi otomatis hanya berfungsi menerima data dari satelit GPS dan meneruskan informasi itu ke stasiun pengontrol utama. Stasiun pengontrol utama memberikan koreksi data navigasi ke satelit-satelit GPS.

Bagian akhir dari sistem GPS ini adalah alat penerima GPS yang akhirnya menghitung semua data, melakukan korelasi, dan menampilkan data posisi di layar display atau-kalau penerima GPS ini hanya aksesori tambahan di PDA (personal digital assistant) di layar PDA.

Informasi yang ditransmisikan dari satelit ke penerima GPS terdiri dari dua jenis. Yang pertama disebut "almanak", yaitu posisi dari semua satelit GPS. Jenis informasi kedua disebut "efemeris", yaitu koreksi data almanak. ’Almanak’ di-update kira-kira seminggu sekali, data ’eferemis’ biasanya di-update tiap setengah jam. Alat penerima GPS yang dinyalakan kembali setelah seharian dimatikan masih bisa menggunakan data almanak sebelumnya.

Untuk mengetahui posisi alat penerima, juga diperlukan informasi seberapa jauh alat penerima GPS dari satelit. Informasi ini didapat dari mensinkronisasikan timer di penerima dengan sinyal kode CDMA yang dikirim satelit GPS. Beda sinkronisasi dan fase sinyal digunakan untuk menghitung "pseudorange" (perhitungan jarak ke satelit GPS tanpa memperhitungkan perlambatan sinyal di atmosfer). Kecepatan sinyal di ruang hampa sama dengan kecepatan cahaya, yaitu 3 x 10-8 meter per detik. Sementara kode C/A yang 1,023 MHz artinya mengirimkan 1.023.000 pulsa setiap detiknya, atau setiap pulsa bila disinkronisasikan bisa memberikan jarak sampai akurasi 300 meter.

Kita juga bisa menghitung fase sinyal, sinyal itu sedang di posisi mana dari pulsa, sampai akurasi 1 persen. Jadi, akurasi terbaik yang bisa didapat dengan kode C/A kira-kira 3 meter. Untuk kode P(Y) yang mengirim pulsa 10 kali lebih banyak per detiknya, akurasinya bisa sampai 0,3 meter. Ini adalah angka teoretis, pada kenyataannya akurasi GPS kira-kira 9 meter untuk kode C/A.

Bayangkan ada satu bola dengan jari-jari sepanjang jarak satelit penerima GPS yang pusatnya di posisi satelit di ruang angkasa. Jika ada empat bola seperti itu, perpotongan permukaan bolanya adalah satu titik tempat lokasi alat penerima GPS.

Sistem ini menggunakan sejumlah satelit yang berada di orbit bumi, yang memancarkan sinyalnya ke bumi dan ditangkap oleh sebuah alat penerima. Ada tiga bagian penting dari sistim ini, yaitu bagian kontrol, bagian angkasa, dan bagian pengguna.

Bagian kontrol

Seperti namanya, bagian ini untuk mengontrol. Setiap satelit dapat berada sedikit di luar orbit, sehingga bagian ini melacak orbit satelit, lokasi, ketinggian, dan kecepatan. Sinyal-sinyal dari satelit diterima oleh bagian kontrol, dikoreksi, dan dikirimkan kembali ke satelit. Koreksi data lokasi yang tepat dari satelit ini disebut dengan data ephemeris, yang nantinya akan di kirimkan kepada alat navigasi kita.

Bagian angkasa

Bagian ini terdiri dari kumpulan satelit-satelit yang berada di orbit bumi, sekitar 12.000 mil diatas permukaan bumi. Kumpulan satelit-satelit ini diatur sedemikian rupa sehingga alat navigasi setiap saat dapat menerima paling sedikit sinyal dari empat buah satelit. Sinyal satelit ini dapat melewati awan, kaca, atau plastik, tetapi tidak dapat melewati gedung atau gunung. Satelit mempunyai jam atom, dan juga akan memancarkan informasi ‘waktu/jam’ ini. Data ini dipancarkan dengan kode ‘pseudo-random’. Masing-masing satelit memiliki kodenya sendiri-sendiri. Nomor kode ini biasanya akan ditampilkan di alat navigasi, maka kita bisa melakukan identifikasi sinyal satelit yang sedang diterima alat tersebut. Data ini berguna bagi alat navigasi untuk mengukur jarak antara alat navigasi dengan satelit, yang akan digunakan untuk mengukur koordinat lokasi. Kekuatan sinyal satelit juga akan membantu alat dalam penghitungan. Kekuatan sinyal ini lebih dipengaruhi oleh lokasi satelit, sebuah alat akan menerima sinyal lebih kuat dari satelit yang berada tepat diatasnya (bayangkan lokasi satelit seperti posisi matahari ketika jam 12 siang) dibandingkan dengan satelit yang berada di garis cakrawala (bayangkan lokasi satelit seperti posisi matahari terbenam/terbit).
Ada dua jenis gelombang yang saat ini dipakai untuk alat navigasi berbasis satelit pada umumnya, yang pertama lebih dikenal dengan sebutan L1 pada 1575.42 MHz. Sinyal L1 ini yang akan diterima oleh alat navigasi. Satelit juga mengeluarkan gelombang L2 pada frekuensi 1227.6 Mhz. Gelombang L2 ini digunakan untuk tujuan militer dan bukan untuk umum.
Bagian ini terdiri dari alat navigasi yang digunakan. Satelit akan memancarkan data almanak dan ephemeris yang akan diterima oleh alat navigasi secara teratur. Data almanak berisikan perkiraan lokasi (approximate location) satelit yang dipancarkan terus menerus oleh satelit. Data ephemeris dipancarkan oleh satelit, dan valid untuk sekitar 4-6 jam. Untuk menunjukkan koordinat sebuah titik (dua dimensi), alat navigasi memerlukan paling sedikit sinyal dari 3 buah satelit. Untuk menunjukkan data ketinggian sebuah titik (tiga dimensi), diperlukan tambahan sinyal dari 1 buah satelit lagi.
Dari sinyal-sinyal yang dipancarkan oleh kumpulan satelit tersebut, alat navigasi akan melakukan perhitungan-perhitungan, dan hasil akhirnya adalah koordinat posisi alat tersebut. Makin banyak jumlah sinyal satelit yang diterima oleh sebuah alat, akan membuat alat tersebut menghitung koordinat posisinya dengan lebih tepat.

Akurasi alat navigasi GPS

Akurasi atau ketepatan perlu mendapat perhatian bagi penentuan koordinat sebuah titik/lokasi. Koordinat posisi ini akan selalu mempunyai 'faktor kesalahan', yang lebih dikenal dengan 'tingkat akurasi'. Misalnya, alat tersebut menunjukkan sebuah titik koordinat dengan akurasi 3 meter, artinya posisi sebenarnya bisa berada dimana saja dalam radius 3 meter dari titik koordinat (lokasi) tersebut. Makin kecil angka akurasi (artinya akurasi makin tinggi), maka posisi alat akan menjadi semakin tepat. Harga alat juga akan meningkat seiring dengan kenaikan tingkat akurasi yang bisa dicapainya.

Pada pemakaian sehari-hari, tingkat akurasi ini lebih sering dipengaruhi oleh faktor sekeliling yang mengurangi kekuatan sinyal satelit. Karena sinyal satelit tidak dapat menembus benda padat dengan baik, maka ketika menggunakan alat, penting sekali untuk memperhatikan luas langit yang dapat dilihat.

Penjelasan sinyal satelit terhadap kondisi geografi

Ketika alat berada disebuah lembah yang dalam (misal, akurasi 15 meter), maka tingkat akurasinya akan jauh lebih rendah daripada di padang rumput (misal, akurasi 3 meter). Di padang rumput atau puncak gunung, jumlah satelit yang dapat dijangkau oleh alat akan jauh lebih banyak daripada dari sebuah lembah gunung. Jadi, jangan berharap dapat menggunakan alat navigasi ini di dalam sebuah gua.
Karena alat navigasi ini bergantung penuh pada satelit, maka sinyal satelit menjadi sangat penting. Alat navigasi berbasis satelit ini tidak dapat bekerja maksimal ketika ada gangguan pada sinyal satelit. Ada banyak hal yang dapat mengurangi kekuatan sinyal satelit:

Kondisi geografis, seperti yang diterangkan diatas. Selama kita masih dapat melihat

langit yang cukup luas, alat ini masih dapat berfungsi.

Hutan. Makin lebat hutannya, maka makin berkurang sinyal yang dapat diterima.
Air. Jangan berharap dapat menggunakan alat ini ketika menyelam.
Kaca film mobil, terutama yang mengandung metal.
Alat-alat elektronik yang dapat mengeluarkan gelombang elektromagnetik.
Gedung-gedung. Tidak hanya ketika di dalam gedung, berada di antara 2 buah gedung tinggi juga akan menyebabkan efek seperti berada di dalam lembah.
Sinyal yang memantul, misal bila berada di antara gedung-gedung tinggi, dapat mengacaukan perhitungan alat navigasi sehingga alat navigasi dapat menunjukkan posisi yang salah atau tidak akurat.

Penjelasan tampilan layar GPS tentang sinyal satelit.

Jumlah satelit beserta kekuatan sinyal yang dapat diakses oleh alat navigasi dapat di lihat pada layar alat tersebut. Hampir semua alat navigasi berbasis satelit dapat menampilkan data tentang satelit yang terhubung dengan alat, lokasi satelit, serta kekuatan sinyalnya.

Aplikasi dan Contoh Program / Software GPS

Aplikasi GPS sangat beragam dan tidak terbatas pada hal-hal yang berhubungan dengan penentuan posisi saja. Di udara, GPS digunakan sebagai salah satu alternatif peralatan navigasi pesawat terbang. Dibandingkan dengan peralatan navigasi lain, penerima GPS paling mudah digunakan karena langsung memberikan posisi pesawat sehingga sangat cepat menjadi populer. Dengan menggunakan beberapa penerima GPS, orientasi kemiringan pesawat juga bisa dihitung, GPS juga favorit digunakan untuk membimbing pesawat tanpa awak dan rudal-rudal jarak jauh.

Di laut, kapal-kapal juga senang menggunakan GPS karena alasan kemudahan penggunaannya. IMO (International Maritime Organization) bahkan menganjurkan pemakaian AIS (Automatic Identification System), yaitu alat penerima GPS yang secara periodik mengirimkan posisi kapal. GPS juga digunakan untuk mempelajari kebiasaan migrasi satwa laut.

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

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.