Global Positioning Sistem GPS

GPS

Global Positioning Sistem

            Pada tahun 1963 angkatan udara amerika dan the aerospace corporation memiliki proyek yang diberi sandi 621B. tujuanya adalah mempelajari pemanfaatan satelit untuk kepentingan militer amerika serikat.

            Dari situlah muncul ide tentang system pemandu arah global atau global positioning system (GPS). Ivan Greating dan Brad Parkinson yang memimpin proyek itu yang kini dikenang sebagai penemu GPS.

            Pada 22 februari 1978, satelit satelit-satelit yang akan digunakan untuk GPS mulai diluncurkan. Namun GPS baru bisa beroperasi penuh pada 1994. akibat insiden tertembaknya pesawat penumpang korea oleh jet tempur rusia, pemerintah amerika kemudian mengizinkan pemakaian teknologi GPS untuk semua kalangan. Selanjutnya GPS mendunia.

            GPS memiliki total 24 satelit (plus lima satelit cadangan) yang mengorbit bumi pada jarak 20.200 km. satelit-satelit tersebut mengelilingi bumi sebanyak dua kali dalam satu hari, sambil terus memancarkan gelombang radio.

            Konfigurasi satelit diorbitnya telah diatur sedemikian rupa sehingga semua tempat di permukaan bumi dapat menerima sinyal satelit dari 4 sampai 10 satelit. Untuk mencocokan waktu setiap satelit dilengkapi dengan 4 jam atom yang dapat mengukur waktu dengan ketelitian seper semiliar detik. Hasilnya GPS sanggup menentukan lokasi manapun di permukaan bumi dengan kesalahan kurang dari satu meter.

            Untuk menggunakan GPS kita harus menggunakan alat penerima GPS (GPS receiver). Alat itu akan menunjukkan lokasi pemegangnya dengan koordinat-koordonat, Perhatikan bahwa setiap peta dilengkapi dengan garis melintang dan membujur. Berdasarkan garis melintang dan membujur itulah kuta menentukan letak suatu tempat. Koordinat dalam GPS disebut way point. Tentusaja waypoint pada GPS lebih teliti dan lebih akurat disbanding koordinat peta.

Metode Trilaterasi

            Bagaimana cara alat penerima GPS tahu koordonat penggunanya? Metode yang digunakan sebenarnya sangat sederhana. Jika kita menggunakan GPS di tangan kita mengetahui jarak antara lokasi kita dan minimal dengan ketiga satelit GPS , serta mengetahui tentang posisi satelit satelit tersebut, lokasi kita dengan cepat dapat dihitung. Agar lebih jelas simak kisah berikut.

            Gedek ingin datang kepesta ulang tahun GB di gedung I, sayang gedek tidak tahu dimana letak gedung I. ia hanya mempunyai informasi bahwa gedung I terletak pada 10 km dari terminal X, 15 km dari SMA Y, dan 20 km dari mall Z.gedek tak kurang akal. Ia menggambar tiga lingkaran yang berpusat di terminal X, SMAY, dan Mall Z, masing –masing dengan radius 10km,15km,dan 20km. dititik perpotongan ketiga lingkaran itulah terletak gedung I.

            Cara yang dipakai gedeg itulah yang disebut metode trilaterasi. Prinsip yang sama digunakan dalam GPS. Bedanya penerima GPS tidak akan menggambar lingkaran itu, tetapi hanya menghitung angka dengan sederet persamaan matematika.

            Bagaimana penerimaGPS dapat mengetahui posisi serta jaraknya? Posisisatelit mudah diketahui Karena akan memberitahukan koordinatnya lewat sinyal khusus. Alat penerima dapat dengan mudah mengetahui dari satelit satelit mana sinyal itu berasal, kemudian mencocokanya dengan tabel posisi satelit yang yang selalu di update dari waktu kewaktu.

            Jarak satelit dan alat penerima dihitung dengan cara cerdik. Pada waktu-waktu tertentu, satelit GPS memancarkan suatu kode digital. Disaat bersamaan, alat penerima menjalankan kode yang sama. Karena harus merambat cukup jauh kode disatelit akan tertunda dibandingkan kode yang dijalankan alat penerima.

            Waktu tunda itu dianggap sebagai waktu perjalanan sinyal. Masih ingatkan bahwa jarak adalah waktu kali kecepatan? Dengan mengalikan waktu perjalanan sinyal dan cepat rambat sinyal (sama dengan kecepatan cahaya), penerima GPS dapat mengetahui jaraknya dengan satelit.

            Setelah mengetahui jarak antara alat penerima dengan satelit-satelit,computer dalam alat penerima akan menghitung untuk menentukan posisi dalan 2 dimensi (garis lintang dan garis bujur), penerima GPS minimal harus mendeteksi sinyal dari 3 satelit. Koordinat tiga dimensi yang mencakup ketinggian lokasi pun dapat dicari jika alat penerima mendapat sinyal setidaknya 4 satelit.

            Selama bencana Lumpur di porong para ahli geologi memasang alat GPS berketeletian tinggi untuk menentukan koordinat tiga dimensi lokasi-lokasi disekitar semburan. Dari situlah diketahui bahwa dalam satu bulan, permukaan tanah porong turun 88 cm.

            Metode terilasi sederhana cukup untuk membuat GPS bekerja, tetapi belum cukup untuk menghasilkan data yang akurat. Perbedaan lapisan ionosfir yang dilewati sinyal membuat pengukuran jarak sering kali meleset. Para insinyur GPS kemudian menemukan metode differential GPS atau DGPS. Dalam DGPS penerima kedua yang koordinatnya diketahui secara tepat (disebut base station) digunakan untuk mengoreksi pengukuran jarak. Dengan metode ini lokasi dapat diketahui dengan kesalahan beberapa sentimeter saja.

            Pengukuran waktu sangat penting dalam GPS. Bayangkan saja, sinyal dari satelit merambat dengan kecepatan 300.000 km per detik. Artinya, ketidak tepatan pengukuran waktu sebesar 2 ns (2 per semiliyar detik) akan menyebapkan koordinat lokasi bergeser sejauh 500 m. tidak mengherankan bahwa satelit-satelit GPS dibekali dengan jam atom caesium dan rubidium yang super akurat.

            Gaya tarik bumi dan bulan bias membuat GPS melenceng dari orbitnya. Karena itu dipantau terus menerus dari bumi melalui lima setasiun pengendali yang ada di Colorado, hawai, kwajelin, diego Garcia, dan ascention island. Koordinat stasion pengendali tersebut telah diketahui secara cepat sehingga stasiun tersebut berfungsi sebagai base station.

GIS

            Selain digunakan untuk digunakan untuk pengukuran geologi, masih banyak kegunaan yang lain. Pihak militer menggunakan untuk memantau pasukan dan persenjataan, petani memanfaatkanya untuk memetakan ladang yang siap panen, perusahaan pertambangan mengaplikasikan untuk memetakan areal yang berpotensi dieksplorasi.

            Pilot dan nakoda kini mengemudikan pesawat dan kapal laut dengan bantuan GPS. Koordinat pesawat dan kapal laut dapat ditentukan dengan akurat sehungga kemungkinan tabrakan makin kecil. Kalaupun terjadi kecelakaan koordinat lokasi dapat dengan cepat diketahui.

            Kemampuan GPS akan semakin luarbiasa bila digabungkan dengan system informasi geografis (geography information systems) GIS. GIS adalah data base benda-benda di permukaan bumi. Jika GPS mamberitahu posisi atau lokasi, GIS mamberitahu benda apakah berada dilokasi tersebut. Dimasa depan kita akan tahu bahwa di titik koordinat xyz, terdapat sebuah pohon jati yang berumut 100 tahun.

            Sekarang GPS telah umum dipakai oleh siapa saja. GPS reciefer dapat kita beli di pusat pusat elektronik, harga yang paling murah  sekitar 1,5 juta ada juga ponsel atau PDA (personal digital assistant) yang sudah dilengkapi dengan chips GPS dengan harga 6 jutarupiah.

            Kini penerima GPS sudah dilengkapi dengan peta. Kita dapat membawanya baik didalam maupun di luar kota. GPS akan menunjukkan posisi kita pada peta, mengukur berapa jauh dan lama kita berjalan, berapa kecepatan kita dan kapan kita sampai tujuan. Penerima GPS terbaru yang “cerdas” bahkan dapat menyarankan rute alternative dan waktu tempuh yang diperlukan.

            GPS akan menjadi perlengkapan dash board mobil-mobil keluaran terbaru, bahkan akan ada robot yang mengemudikan mobil kita dengan menggunakan system GPS.

Bagi yang gemar berpetualang juga bias merasakan manfaat GPS. Ada penerima GPS yang khusus untuk para petualang pecinta alam. Selain menunjukkan arah dimedan yang sulit dan belum dikenal, alat ini juga bias menandai lokasi-lokasi istimewa. Contohnya lokasi sumber air atau lokasi sunset terlihat paling indah.

            Para pemancing juga telah menggunakan GPS. Mereka mencatat koordinat tempat dimana terdapat banyak ikan agar dapat dikunjungi lagi lain waktu. Betapa repotnya jika hal tersebut dilakukan tanpa bantuan GPS.

            Nantinya GPS akan dapat kita beli dengan harga relative murah. Bahkan bukan tidak munkin GPS nantinya terdapat dalam jam tangan yang kita pakai.