A.
SEJARAH
SINGKAT
Nenek moyang kita memiliki cara yang
cukup unik untuk menjaga agar tidak tersesat. Mereka mendirikan monumen yang
mudah dilihat, menggambar peta detil yang cukup membuang tenaga, dan belajar
untuk membaca rasi bintang di malam hari. Kemudian dengan berkembang ilmu
pengetahuan dan tuntutan zaman maka keakuratan dibutuhkan dalam berbagai hal.
Seperti yang kita ketahui, hal yang penting untuk penjelajahan laut pada zaman
pencarian “dunia baru” adalah mengetahui ke mana akan pergi
dan bagaimana dapat sampai di tujuan. Salah satunya adalah dengan memiliki
kapal laut dan kru/navigator yang baik. Hal lain yang dibutuhkan adalah rencana
atau peta yang menunjukkan keberadaan dan tujuan. Dengan memiliki peralatan dan
keahlian untuk menggambarkan secara akurat perjalanan, berapa kecepatan
bergerak (untuk itu dibutuhkan jam yang akurat) dan arah pergerakan.
Sekarang ini, hal tersebut menjadi lebih mudah. Dengan peranti global positioning system (GPS) dan langit yang cerah, Anda tidak akan tersesat lagi. Dalam artikel ini akan dijelaskan bagaimana GPS dapat melakukan itu. Seperti yang akan kita jumpai, GPS digunakan secara luas, memiliki keakuratan yang tinggi, dan bersangkutan dengan berbagai kemudahan secara teknis. Walaupun demikian, memiliki konsep yang sederhana dan mudah dimengerti. GPS dapat dibawa atau dipasang di pesawat terbang, kapal laut, tank, kapal selam, mobil dan truk. Alat penerima (receiver) ini mendeteksi, melakukan pengodean, dan memproses sinyal satelit GPS. Polisi, pemadam kebakaran, dan unit pelayanan medis menggunakan GPS untuk mengetahui keberadaan mobil polisi, truk pemadam kebakaran, atau ambulans yang terdekat dengan tempat darurat. Pabrik mobil juga menawarkan display peta yang dipandu GPS sebagai pilihan untuk kendaraan buatannya yang digunakan dalam rencana perjalanan. GPS juga merupakan bagian dari teknologi Precision Farming, yaitu membantu dalam penyimpanan data lokasi yang memiliki perbedaan kebutuhan nutrisi pada lahan yang luas, menambah efisiensi dalam kondisi yang sulit seperti mengurangi tumpang tindih pemupukan dan terlewatnya pekerjaan seperti penyiraman.
Dengan sistem navigasi GPS, Anda tidak akan tersesat. Setelah Anda memasukkan data tujuan, GPS akan menampakkan di layar posisi, arah tujuan, kapan harus berbelok, dan bagaimana sampai di tujuan. Anda juga dapat hanya melihat-lihat tampilan peta bila tidak akan pergi. Dengan GPS jenis tertentu, Anda dapat membeli CD dengan daerah yang akan didatangi, apabila jalan tersebut belum terprogram dalamnya.
Sekarang ini, hal tersebut menjadi lebih mudah. Dengan peranti global positioning system (GPS) dan langit yang cerah, Anda tidak akan tersesat lagi. Dalam artikel ini akan dijelaskan bagaimana GPS dapat melakukan itu. Seperti yang akan kita jumpai, GPS digunakan secara luas, memiliki keakuratan yang tinggi, dan bersangkutan dengan berbagai kemudahan secara teknis. Walaupun demikian, memiliki konsep yang sederhana dan mudah dimengerti. GPS dapat dibawa atau dipasang di pesawat terbang, kapal laut, tank, kapal selam, mobil dan truk. Alat penerima (receiver) ini mendeteksi, melakukan pengodean, dan memproses sinyal satelit GPS. Polisi, pemadam kebakaran, dan unit pelayanan medis menggunakan GPS untuk mengetahui keberadaan mobil polisi, truk pemadam kebakaran, atau ambulans yang terdekat dengan tempat darurat. Pabrik mobil juga menawarkan display peta yang dipandu GPS sebagai pilihan untuk kendaraan buatannya yang digunakan dalam rencana perjalanan. GPS juga merupakan bagian dari teknologi Precision Farming, yaitu membantu dalam penyimpanan data lokasi yang memiliki perbedaan kebutuhan nutrisi pada lahan yang luas, menambah efisiensi dalam kondisi yang sulit seperti mengurangi tumpang tindih pemupukan dan terlewatnya pekerjaan seperti penyiraman.
Dengan sistem navigasi GPS, Anda tidak akan tersesat. Setelah Anda memasukkan data tujuan, GPS akan menampakkan di layar posisi, arah tujuan, kapan harus berbelok, dan bagaimana sampai di tujuan. Anda juga dapat hanya melihat-lihat tampilan peta bila tidak akan pergi. Dengan GPS jenis tertentu, Anda dapat membeli CD dengan daerah yang akan didatangi, apabila jalan tersebut belum terprogram dalamnya.
B.
CARA
KERJA & FUNGSI
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 GPS memancarkan sinyal pada
peralatan yang berada di permukaan bumi. Receiver GPS menerima secara
pasif sinyal satelit dan tidak memancarkan sinyal. GPS memerlukan ruang
terbuka, sehingga hanya digunakan di luar ruangan (outdoor), dan
kadang tidak bekerja dengan baik pada wilayah yang berhutan atau dekat bangunan
tinggi. Cara kerja GPS bergantung pada referensi waktu yang sangat akurat, yang
terdapat pada jam atom di U.S. Navy Seal Observatory. Tiap satelit GPS
memiliki jam atom di dalam unitnya. Satelit GPS memancarkan data yang mengindikasikan
lokasinya dan waktu tertentu. Semua satelit GPS dioperasikan secara sinkron,
jadi sinyal yang berulang-ulang dipancarkan pada saat yang sama. Sinyal
bergerak pada kecepatan cahaya, tiba di receiver GPS dengan perbedaan
waktu yang kecil, karena beberapa satelit memiliki jarak yang lebih jauh dari
yang lain. Jarak ke satelit GPS dapat diperhitungkan dengan memperkirakan
jumlah waktu yang dibutuhkan sinyalnya untuk mencapai receiver. Ketika
receiver memperkirakan jarak dari sekurangnya empat satelit GPS, ini
cukup untuk mengalkulasikan posisi dalam tiga dimensi (3D). Sekurangnya
terdapat 24 satelit GPS yang bekerja penuh waktu. Satelit ini dioperasikan U.S.
Air Force dan memiliki periode orbit 12 jam. Stasiun di bumi (ground
station) digunakan untuk melacak secara tepat tiap orbit satelit. Dan
fungsi GPS adalah sebagia berikut :
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.
Beberapa GPS juga dapat
menampilkan kekuatan baterai, posisi satelit, kekuatan sinyal.
C.
MEMPERKIRAKAN
POSISI
Sebuah receiver GPS “mengetahui” lokasi dari satelit-satelit,
karena informasi itu terdapat pada pancaran satelit. Dengan memperkirakan
berapa jarak satelit, receiver juga mengetahui letaknya di suatu
tempat pada permukaan lingkaran imajiner yang titik pusatnya adalah satelit,
yaitu dengan memperhitungkan beberapa lingkaran, satu untuk tiap satelit.
Lokasi receiver adalah tempat lingkaran ini teriris (intercept).
D.
KEAKURATAN
GPS
Keakuratan memperkirakan posisi dengan GPS bergantung pada tipe receiver.
Mayoritas GPS hand-held (genggam) memiliki keakuratan 10-20 meter. Tipe lain dari receiver
menggunakan metode differential GPS (DGPS) untuk memperoleh keakuratan
yang lebih tinggi. DGPS membutuhkan tambahan receiver fixed pada
lokasi terdekat yang telah diketahui koordinatnya. Observasi yang dihasilkan stationary
receiver digunakan untuk mengoreksi posisi yang terekam oleh unit yang
bergerak, menghasilkan keakuratan lebih besar dari 1 m. Ketika sistem navigasi
ini dibuat, timing error dimasukkan ke pancaran sinyal GPS untuk
membatasi keakuratan Receiver GPS nonmiliter, yaitu sekira 100 meter.
Bagian dari operasi GPS ini disebut Selective Availability, kemudian pada
akhirnya hal ini dihilangkan.
E.
MENGGUNAKAN
GPS
Sebelumnya kita melihat fungsi paling
penting dari GPS adalah untuk mendapat sinyal dari sedikitnya empat satelit dan
mengombinasikan informasi dalam sinyal tersebut dengan informasi pada almanak
elektronik, yaitu untuk menggambarkan lokasi GPS di bumi.
Apabila GPS telah menghitung seluruh informasi, Anda dapat mengetahui ketinggian, garis lintang dan garis bujur posisi saat menggunakannya. Untuk navigasi lebih mudah digunakan pengguna, kebanyakan dari GPS memiliki data yang dimasukkan ke dalamnya berupa file-file peta yang tersimpan dalam memori. Anda dapat menggunakan memori GPS ini, menghubungkannya dengan komputer yang memiliki peta yang lebih detail atau membeli peta detail yang Anda inginkan dan menemukan jalur menggunakan bacaan koordinat lintang dan bujur pada GPS. Beberapa GPS dapat men-download peta detail ke dalam memori atau menambahkan melalui plug in peta simpanan. GPS yang standar tidak hanya menunjukkan lokasi pada peta, tapi juga meninggalkan jejak pada jalur yang anda lewati pada peta. Apabila GPS dibiarkan menyala dan mengubah lokasi, GPS tetap berhubungan dengan satelit dan akan terlihat lokasi berubah. Dengan informasi ini, GPS akan memberikan beberapa informasi yang berharga, yaitu berapa jarak yang ditempuh, lama perjalanan, kecepatan berjalan, kecepatan rata-rata, titik-titik pada peta yang menunjukkan tempat yang telah dilalui, perkiraan waktu kedatangan di tempat tujuan. Untuk memperoleh informasi ini tentunya harus memasukkan data kordinat tujuan, yang juga merupakan kemampuan GPS, memasukkan data lokasi.
Apabila GPS telah menghitung seluruh informasi, Anda dapat mengetahui ketinggian, garis lintang dan garis bujur posisi saat menggunakannya. Untuk navigasi lebih mudah digunakan pengguna, kebanyakan dari GPS memiliki data yang dimasukkan ke dalamnya berupa file-file peta yang tersimpan dalam memori. Anda dapat menggunakan memori GPS ini, menghubungkannya dengan komputer yang memiliki peta yang lebih detail atau membeli peta detail yang Anda inginkan dan menemukan jalur menggunakan bacaan koordinat lintang dan bujur pada GPS. Beberapa GPS dapat men-download peta detail ke dalam memori atau menambahkan melalui plug in peta simpanan. GPS yang standar tidak hanya menunjukkan lokasi pada peta, tapi juga meninggalkan jejak pada jalur yang anda lewati pada peta. Apabila GPS dibiarkan menyala dan mengubah lokasi, GPS tetap berhubungan dengan satelit dan akan terlihat lokasi berubah. Dengan informasi ini, GPS akan memberikan beberapa informasi yang berharga, yaitu berapa jarak yang ditempuh, lama perjalanan, kecepatan berjalan, kecepatan rata-rata, titik-titik pada peta yang menunjukkan tempat yang telah dilalui, perkiraan waktu kedatangan di tempat tujuan. Untuk memperoleh informasi ini tentunya harus memasukkan data kordinat tujuan, yang juga merupakan kemampuan GPS, memasukkan data lokasi.
F.
KELEMAHAN
GPS
Rata-rata format peta Indonesia biasanya memakai datum dari Jakarta (0
derajat). Kebanyakan alat GPS tidak punya format ini sehingga kita harus
memakai Latitude & Longitude. Di negara lain bisa membaca GPS kita
dan langsung bisa melihat posisi kita di peta. Langit langsung – Alat
GPS perlu melihat langsung satelit untuk menerima informasi. Oleh karena itu,
kita tidak bisa memakai GPS dalam rumah, atau terlalu dekat gedung-gedung yg tinggi, atau dlm lembah, atau di bawah hutan lebat. Bahasa - Dengan
GPS Garmin Kita bisa memilih bahasa yang dipakai. Tetapi bahasa yang tersedia
hanya bahasa-bahasa Eropa belum bahasa Indonesia atau Melayu. Baterai – Jika
baterai habis, tidak ada cadangan bantuan navigasi. Biasanya alat GPS memakai 4
baterai AA dan cepat habis kalau dipakai terus-menerus (10 - 36 jam, tergantung
model). Elektronik - Sama seperti alat elekronik lain yang bisa rusak jika
jatuh atau terkena air.Walaupun alat GPS bisa
menghitung ketinggian, biasanya kesalahan cukup besar dan kurang cocok untuk
membantu sebagai informasi navigasi di daerah pegunungan.
