Dokumen ini membahas tentang sistem posisi global (GPS) yang menjelaskan prinsip kerjanya, komponen-komponen utamanya seperti satelit dan receiver, kegunaannya, dan keterbatasannya. GPS adalah sistem navigasi berbasis satelit yang mentransmisikan sinyal ke receiver untuk menentukan lokasi, kecepatan, dan waktu pengguna. Sistem ini terdiri atas segmen satelit, stasiun kontrol, dan receiver pengguna. GPS banyak digunakan unt

1. 5/31/2007
LAILI AIDI GLOBAL POSITIONING SYSTEM
ASTACALA
PERHIMPUNAN MAHASISWA PECINTA ALAM ITTELKOM

2. Laili Aidi*
GPS adalah sistem radio navigasi berbasis satelit yang secara terus-menerus
mentransmisikan informasi dalam bentuk kode, sehingga memungkinkan kita untuk
mengidentifikasikan lokasi / posisi, ketinggian, kecepatan dan waktu dengan mengukur
jarak kita dengan satelit.
Satelit-satelit GPS mengelilingi bumi secara konstan, dalam waktu 12 jam, jadi dalam sehari
satelit mengelilingi bumi sebanyak dua kali. Satelit-satelit mentransmisikan sinyal ke
sebuah alat yang disebut receiver GPS yang dimiliki oleh seorang pengguna. Dengan
receiver ini, ia kemudian dapat mengetahui posisinya di permukaan bumi.
Sistem ini dibangun oleh Departemen Pertahanan Amerika Serikat dengan biaya yang
sangat tinggi yang berasal dari anggaran militer AS. Walaupun begitu, sistem ini dapat
digunakan secara cuma-cuma oleh setiap orang di seluruh dunia, selama mereka memiliki
receiver GPS.
PRINSIP KERJA GPS
Oleh Dephan AS, GPS ini disebut NAVSTAR ( Navigation Satellite Timing And Ranging ), dan
pada dasarnya terdiri dari tiga buah segmen yaitu :
Gambar 1. Segmen – Segmen GPS
2 GLOBAL POSITIONING SYSTEM | ASTACALA PMPA ITTELKOM

3. 1. Segmen luar angkasa (Satellite / Space Segmen)
Terdiri atas satelit-satelit GPS yang berjumlah 24 buah, menempati 6 bidang orbit, dimana
tiap orbit ditempati 4 satelit. Orbit-orbit satelit beriklinasi 55 derajat terhadap bidang
equator dengan ketinggian rata-rata dari permukaan bumi sekitar 20.200 km. Setiap satelit
GPS bergerak dalam orbitnya dengan kecepatan kira-kira 4 km/detik dan mempunyai
periode 11 jam dan 58 menit (sekitar 12 jam). Engan konstelasi ini, setidaknya terdapat 4 -
10 satelit akan selalu terlihat di tempat manapun di bumi. Sebuah satelit memiliki 3 bagian
hardware :
• Komputer, yang mengontrol pernerbangan dan fungsi lain satelit
• Atomic Clock, yang mengatur agar penunjuk waktu pada satelit tetap akurat hingga pada
akurasi nanoseconds (around three-billionths of a second).
• Radio transmitter, yang mengatur agar satelit secara konsisten mengirimkan ke bumi agar
dapat diterima receiver GPS yang sedang aktif atau sedang digunakan. Sehingga pengguna
dapat mengetahui posisinya di permukaan bumi
Gambar 2. Konstelasi satelit NAVSTAR dan orbitnya
Generasi Satelit GPS
• Generasi pertama disebut Blok Satelit (Block I Satellites), di luncurkan mulai 22 Februari
1978 hingga 9 Oktober 9 1985 yang terdiri dari 11 satelit.
• Generasi kedua disebut Sateli Blok II/IIA (Block II/IIA Satellites. Blok IIA adalah
pengembangan dari Blok II, dengan perbaikan kemampuan pada penyimpanan data pesan
navigasi dari 14 hari menjadi 180 hari. Hal ini membuat satelit pada blok ini mampu bekerja
secara kontiniu tanpa support dari ground dari rentang periode tersebut. Total satelit pada
blok ini adalah 28 buah yang diluncurkan pada Februari 1989 hingga November 1997. Pada
generasi inilah selective availability (SA) dan antispoofing ditambahkan untuk menjamin
keamanan nasional amerika
3 GLOBAL POSITIONING SYSTEM | ASTACALA PMPA ITTELKOM

4. • Generasi terakhir GPS disebut dengan Blok IIR terdiri dari 21 satelit yang memiliki waktu
hidup hingga 10 tahun. Satelit pada blok ini memiliki akurasi tinggi dan beroperasi secara
automatik. Pada Juli 2001 lalu, 6 Blok IIR telah di luncurkan.
Gambar 3. Generasi Satelit GPS
2. Segmen pengendali ( stasiun kontrol dan Monitoring Segmen).
Bertugas memonitor dan mengkontrol kesehatan satelit-satelit GPS. Stasiun-stasiun yang
bertugas memonitor dan mengkontrol tersebut tersebar di seluruh dunia meliputi pulau
Ascension (Samudra Atlantik bagian Selatan), Diego Garcia (Samudra Hindia), Kwajalein
(Samudra Pasifik bagian Utara), Hawaii dan Colorado Springs. dan Master control station
(chreiver AFB, Colorado)
3. Segmen pengguna ( Receiver dan user )
Ide dibalik GPS sangatlah sederhana. Untuk mengetahui jarak dari titik di bumi (GPS
receiver) dengan satelit setidaknya diperlukan 3 satelit GPS yang diketahui, agar lokasi titik
tersebut dapat dihitung berdasarkan pada konsep resektion. Namun bagaimana cara
mengetahi jarak satelit dengan receiver di bumi ? Hal ini dapat diketahui karena setiap
satelit GPS secara terus menerus mentransmisikan sinya radio microwave yang terdiri dari 2
carrier, 2 kode dan sebuah pesan navigasi.
Saat pengguna GPS mengaktifkan receiver-nya, maka secara otomatis GPS receiver akan
men-tracking beberapa satelit yang berada di atasnya yang sinyalnya mampu diterima
dengan baik kemudian dengan software pada perangkat receiver tersebut ddapat diketahui
jarak satelit GPS tersebut dari receiver menggunakan kode digital (pseudoranges) dan
koordinat satelit tersebut berdasarkan pesan navigasi.
4 GLOBAL POSITIONING SYSTEM | ASTACALA PMPA ITTELKOM

5. Secara teori dibutuhkan minimal tiga buah satelit yang sinyalnya dapat diterima dengan
baik untuk mendapatkan posisi pengguna secara tepat. Apabila yang digunakan hanya dua
buah satelit, maka akan sulit untuk menentukan posisi pengguna dengan menggunakan
perpotongan area pancaran. Sedangkan untuk tiga buah satelit dapat terlihat perpotongan
area pancar semakin mendekati posisi user. Namun secara praktikal sebenarnya dibutuhkan
minimal 4 satelit untuk receiver clock offset. Akurasi untuk pengguna umum berdasarkan
aturan selective availability adalah 100m untuk komponen horizontal, 156m untuk
komponen vertical, 340 ns untuk komponen waktu. Secara keseluruhan adalah maksimal
95% probability level.
Gambar 4. Perbandingan penentuan posisi dengan GPS
(2 dan 3 satelit.)
KEGUNAAN GPS
Dengan pengintegrasian Sistem Informasi Geografis ( GIS ), maka GPS dapat digunakan
untuk berbagai macam keperluan, diantaranya:
• Sistem navigasi pada sarana transportasi.
Penggunaan GPS dalam hal ini banyak kita temukan. Misalnya untuk sistem navigasi pada
transportasi udara seperti pesawat terbang, transportasi perairan dan darat.
• Pemetaan
Dengan GPS, kita dapat melakukan pemetaan suatu wilayah, baik darat, maupun laut.
Kelebihan dari GPS ini adalah kesulitan – kesulitan yang kita hadapi saat pemetaan ( seperti
gunung pada pemetaan darat ) akan dapat teratasi dengan penggunaan GPS ini. Pada
pesawat GPS juga terdapat fasilitas untuk membuat peta lokasi-lokasi yang kita tinggali
atau lewati. Peta ini akan digunakan sebagai guide dalam perjalanan
5 GLOBAL POSITIONING SYSTEM | ASTACALA PMPA ITTELKOM

6. KEKURANGAN GPS
GPS juga memiliki keterbatasan-keterbatasan yang menyebabkan adanya ketidakakuratan
penentuan posisi. Sumber dari kesalahan – kesalahan tersebut diantaranya :
• Ephemeris error, adalah kesalahan pengiriman data message yang digunakan dalam
model ephemeris untuk menghitung posisi satelit saat trasmisi sinyal diterima. Padahal
ephemeris satelit sudah berubah ketika message diterima oleh penerima
• Ionosphere condition, Kondisi ionosfir yang tidak kondusif menjebabkan terjadi delay dan
atau kesalahan kalkulasi pada receiver. Sinyal yang melalui ionosfer mengalami
pengurangan kecepatan dan pembengkokan. Kedua efek itu disebabkan oleh pembiasan
(refraksi).
• Troposphere condition, perubahan temperature, tekanan, dan kelembapan molekul dapat
menyebabkan perbedaan kecepatan gelombang radio sehingga dapat terjadi sedikit
kesalahan akurasi
• Timing error, terjadi karena clock satelit memberikan deviasi sebesar 976 detik dari waktu
sistem GPS
• Multipath error, Terjadi saat pengguna dengan receiver GPS-nya berada di daerah
terbuka, akan tetapi dengan bangunan – bangunan tinggi seperti gedung pencakar langit di
sekitarnya. Sinyal yang dikirimkan satelit ke receiver akan mengalami pantulan, sehingga
waktu tempuh akan mengalami penambahan yang nantinya akan mempengaruhi
perhitungan. Kesalahan ini terjadi karena kombinasi data lebih dari satu lintasan propagasi
yang mengubah karakteristik sinyal pengukuran jarak
• Poor satellite coverage, Terjadi derau dan resolusi berasal dari pemrosesan sinyal oleh
hardware dan software penerima yang akan menambah kesalahan dalam penentuan jarak
• Selective Availibility(SA), merupakan kebijakan dari Dephan AS, yaitu pengurangan
tingkat ketelitian dari sinyal yang dikirimkan oleh satelit (Tingkat ketelitian untuk pengguna
sipil antara 100 – 15 m).
6 GLOBAL POSITIONING SYSTEM | ASTACALA PMPA ITTELKOM

7. DAFTAR PUSTAKA
El-Rabbany, Ahmed. . “Introduction To GPS, The Global Positioning Systems”. London :
Artech House Boston
Tim Mobil Comm Laboratory. 2007. “Opend Mind 2007”. Bandung : Sekolah Tinggi
Teknologi Telkom (Tidak diterbitkan)
McNamara, Joel. . “GPS for Dummies”. Willey Publishing Inc
* A - 062 - Kabut Fajar, Anggota ASTACALA Perhimpunan Mahasiswa Pecinta Alam
ITTelkom & Asisten Mobile Communication Laboratory ITTelkom
Copyright : Diperbolehkan mengutip keseluruhan atau sebahagian dari isi dokumen ini
dengan atau tanpa ijin penulis dengan tetap menyajikan kredit penulis.
7 GLOBAL POSITIONING SYSTEM | ASTACALA PMPA ITTELKOM