GPS adalah sistem navigasi berbasis satelit yang menggunakan 24 satelit untuk menentukan posisi secara akurat di seluruh permukaan bumi. GPS dikembangkan oleh Departemen Pertahanan AS untuk kepentingan militer namun kini juga banyak digunakan oleh sipil. Cara kerjanya adalah dengan mengukur jarak antara satelit dan penerima GPS untuk menghitung koordinat lokasi pengguna.

1. MENGENAL GPS (GLOBAL POSITIONING SYSTEM)
SEJARAH, CARA KERJA DAN PERKEMBANGANNYA
A. Pengertian
Global Positioning System (GPS) adalah suatu sistem navigasi yang
memanfaatkan satelit. Penerima GPS memperoleh sinyal dari beberapa satelit
yang mengorbit bumi. Satelit yang mengitari bumi pada orbit pendek ini terdiri
dari 24 susunan satelit, dengan 21 satelit aktif dan 3 buah satelit sebagai
cadangan. Dengan susunan orbit tertentu, maka satelit GPS bisa diterima di
seluruh permukaan bumi dengan penampakan antara 4 sampai 8 buah satelit.
GPS dapat memberikan informasi posisi dan waktu dengan ketelitian sangat
tinggi.
GPS adalah sistem radio navigasi dan penentuan posisi menggunakan satelit
yang dimiliki dan dikelola oleh Amerika Serikat. Sistem ini dapat digunakan
oleh banyak orang sekaligus dalam segala cuaca, serta didesain untuk
memberikan posisi dan kecepatan tiga dimensi yang teliti dan juga informasi
mengenai waktu secara kontinyu di seluruh dunia. GPS adalah satu-satunya
sistem navigasi satelit yang berfungsi dengan baik. Sistem ini menggunakan 24
satelit yang mengirimkan sinyal gelombang mikro ke Bumi. Sinyal ini diterima
oleh alat penerima di permukaan, dan digunakan untuk menentukan posisi,
kecepatan, arah, dan waktu. Sistem yang serupa dengan GPS anatara lain
GLONASS Rusia, Galileo Uni Eropa, IRNSS India.

2. Sistem ini dikembangkan oleh Departemen Pertahanan Amerika Serikat,
dengan nama lengkapnya adalah NAVSTAR GPS. Kumpulan satelit ini diurus
oleh 50th Space Wing Angkatan Udara Amerika Serikat. Biaya perawatan
sistem ini sekitar US$750 juta per tahun, termasuk penggantian satelit lama,
serta riset dan pengembangan.
B. Sejarah
Sebelum GPS dikenal, dahulu orang menggunakan beberapa tanda alam di
dalam menentukan lokasi dan arah. Pada saat mereka berada di darat, mereka
menggunakan beberapa acuan alam seperti pegunungan, pepohonan ataupun
jenis bebatuan. Tanda-tanda alam di atas sifatnya tidak kekal apabila terjadi
bencana alam diantaranya banjir yang mengakibatkan tanah longsor ataupun
gempa bumi yg dapat menghilangkan semuanya itu.
Untuk menggantikan tanda-tanda alam tersebut, maka orang menggunakan
Kompas sebagai penentu arah. Selain alat ini orang juga menggunakan rasi
bintang tertentu sebagai penentu arah. Namun metode pengamatan bintang ini
sangat memakan waktu karena orang harus menghitung sudut yang ada
diantara bintang-bintang untuk menentukan arah bepergian di lautan yang luas.
Sejarah dari teknologi navigasi satelit dimulai dari zaman perlombaan ruang
angkasa. Dengan adanya peluncuran Sputnik I pada tahun 1957, orang – orang
Russia harus kembali mempelajari Efek Doppler: Untuk memelihara kontak
radio dengan sebuah obyek yang bergerak, kita harus terus menerus
mengubah frekuensi gelombangnya. Stasiun pengawasan akan mencari dalam

3. suatu wilayah frekuensi tertentu sampai ia dapat memperoleh hubungan dengan
sinyal dari Sputnik. Dengan menghitung perubahan frequency, stasiun
pengawasan dapat menentukan kecepatan Sputnik relatif terhadapnya. Dengan
begitu, stasiun pengawas dapat menentukan posisi Sputnik dalam orbit (garis
edar). Bahkan mereka secara cepat memilih suatu frekuensi yang dapat
didengar pada radio transistor yang normal.
GPS dimulai dari awal tahun 1960-an saat Departemen Pertahanan (Dephan)
Amerika Serikat merasa perlu memiliki sistem navigasi yang akurat, dapat
berfungsi secara global, dalam segala cuaca, dan tersedia setiap saat. Berbagai
pendekatan dan teknologi diuji coba sampai akhirnya pada akhir tahun 1973
Dephan AS menyetujui pelaksanaan uji coba satelit Navstar yang menjadi
generasi pertama dari satelit GPS.
Hingga tahun 1983, masa pemerintahan Presiden Ronald Reagan mengizinkan
penggunaan GPS untuk pesawat sipil setelah terjadi insiden penembakan
pesawat Korean Airlines, penerbangan 007 yang dianggap "nyasar" melintasi
perbatasan Uni Soviet. Sejak saat itu, GPS mulai disiapkan untuk dipergunakan
oleh kalangan sipil secara internasional, terutama untuk kalangan penerbangan
dan kelautan.
Lonjakan pesat industri GPS pertama terjadi di tahun 1991 saat terjadinya
Perang Teluk. Pada saat itu, Pentagon memesan 10.000 unit dan 3.000 unit
perangkat GPS nonmiliter dari Trimble Navigation dan Magellan Systems.
Pada perkembangan selanjutnya, perangkat GPS terus dikembangkan semakin
baik, andal, dan terjangkau harganya.

4. Maret 1994, Satelit GPS NAVSTAR 24 unit serta 3 unit cadangan telah siap
diorbit beroperasi untuk pengembangan teknologi navigasi diantaranya dapat
dipergunakan untuk bahan penelitian, Sport, Pertanian, Militer, Pilot, Surveyor,
Pendaki Gunung, Pengemudi, Nakhoda pelayaran, dan masih banyak lagi
kegunaan alat ini. GPS adalah system navigasi berbasis satelit, terdiri dari
jaringan 27 satelit (24 beroperasi, 3 cadangan) yang di tempatkan di orbit bumi
oleh US Department of Defense (US DoD). Awalnya GPS diperuntukan bagi
kepentingan militer (NavStar, nama yang diberi US DoD untuk GPS).
Pengembangan sistem GPS ini memakan biaya kurang lebih $ 12 Bilion secara
khusus dibuat untuk US Military dengan saluran transmisi band “L.2″
.(1227.60 MHz). Selanjutnya sekitar tahun 1983-1984, pemerintah AS
mengijinkan system yang dikembangkan untuk pertama kali dipergunakan oleh
sipil. GPS dapat bekerja di segala cuaca, di manapun di seluruh belahan dunia,
24 jam perhari 7 hari selama seminggu, tanpa harus membayar biaya
berlangganan atau pemasangan untuk penggunaan umum.
C. Alat
Untuk memanfaatkan GPS, kita harus menggunakan alat penerima GPS (GPS
receiver). Tugas alat penerima sinyal GPS adalah mencari tiga atau lebih
satelit-satelit ini (dengan cara mendeteksi sinyal yang dipancarkan dari satelit-
satelit itu), untuk menentukan jarak setiap satelit dari penerima, dan
menggunakan informasi ini untuk menentukan lokasi pengamat yang
membawa penerima ini (berdasarkan garis lintang dan bujurnya). Sebagai

5. informasi, sinya GPS ini ditransmisikan dalam frekuensi L Band, yakni pada
angka 1575,42 dan 1227,60 Mhz.
Alat ini akan menunjukkan lokasi kita dalam format koordinat, seperti pada
peta biasa. Jika kita perhatikan, setiap peta selalu dilengkapi dengan garis-garis
melintang dan membujur. Berdasarkan koordinat garis lintang dan garis bujur
itulah kita menentukan letak suatu tempat. Nah, GPS juga memiliki koordinat
serupa yang disebut waypoint. Tentu saja, waypoint pada GPS lebih teliti dan
lebih akurat ketimbang koordinat peta.
Bagaimana cara alat penerima GPS bisa menampilkan koordinat kita? Metode
yang digunakan sebenarnya sangat sederhana. Jika penerima GPS di tangan
kita mengetahui jarak antara lokasi kita dan 3 buah satelit GPS, serta
mempunyai informasi tentang posisi satelit-satelit tersebut, maka lokasi kita
dengan gampang dapat dihitung. Karena bersifat tiga dimensi, bukan hanya
letak atau lokasi pasti alat penerima yang bisa ditentukan, melainkan juga
ketinggiannya dari permukaan bumi. Ini membuat sistem GPS sesuai dipakai
oleh dunia penerbangan untuk menentukan lokasi pesawat saati berada diudara.
D. Cara Kerja
Cara kerja sistem GPS pada dasarnya adalah menentukan jarak antara posisi
satelit-satelit GPS pada orbitnya di angkasa luar ke alat penerima GPS. Dengan
minimal 4 signal satelit yang diterima pada alat penerima GPS, maka alat
penerima GPS dapat menghitung, dengan tingkat ketelitian tertentu, lokasi?
alat penerima GPS tersebut di atas permukaan bumi. Pada saat ini j ada lebih

6. dari 31 satelit dengan 24 satelit aktif GPS yang mengorbit di angkasa luar,
tersebar di 6 bidang orbit.
Sinyal yang dipancarkan oleh satelit GPS memuat informasi waktu kapan
signal itu dipancarkan dan juga informasi mengenai posisi satelit yang
bersangkutan di angkasa luar. Satelit GPS dilengkapi dengan jam atom yang
memiliki ketelitian sangat tinggi, sehingga data waktu yang terbungkus dalam
sinyal GPS mempunyai tingkat ketepatan/akurasi yang tinggi.
Tingkat ketelitian yang dibutuhkan dari alat GPS bergantung pada penggunaan
alat GPS tersebut. Akurasi penentuan posisi alat GPS komersial saat ini yang
hanya menggunakan informasi dari GPS (standalone GPS) adalah sekitar 100
meter, sedangkan bila menggunakan tambahan referensi informasi lain
(differential GPS) yang standar maka tingkat akurasinya bisa antara 10 cm
sampai 1m.
Sistim 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.
Gambaran skema sistim GPS

7. 1. Bagian Kontrol
Seperti namanya, bagian ini untuk mengontrol. Setiap satelit dapat berada
sedikit diluar orbit, sehingga bagian ini melacak orbit satelit, lokasi,
ketinggian, dan kecepatan. Sinyal-sinyal sari 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.
2. 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

8. 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.
3. Bagian Pengguna
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

9. (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.
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.

10. Alat-alat elektronik yang dapat mengeluarkan gelombang
elektromagnetik.
Gedung-gedung. Tidak hanya ketika didalam gedung, berada
diantara 2 buah gedung tinggi juga akan menyebabkan efek seperti
berada di dalam lembah.
Sinyal yang memantul, misal bila berada diantara gedung-gedung
tinggi, dapat mengacaukan perhitungan alat navigasi sehingga alat
navigasi dapat menunjukkan posisi yang salah atau tidak akurat.
E. Manfaat
Sistem ini dapat dipakai di segala bidang misalnya :
1. Militer
GPS digunakan untuk keperluan perang seperti menurunkan arah bom, atau
mengetahui posisi pasukan berada. dengan cara ini maka kita bisa
mengetahui maa teman dan mana lawan utnuk menghindari salah target,
ataupun menetukan pergerakan pasukan.
2. Navigasi
Banyak digunakan sebagai alat navigasi seperti kompas. beberapa
kendaraan telah dilengkapi dengan GPS untuk alat bantu navigasi., dengan
menambahkan peta maka bisa digunakan untuk memandu pengendara,
sehingga pengendaa bisa mengetahui jalur mana yang sebaiknya dipilih
untuk menacapai tujuan yang diinginkan.

11. 3. Sistem informasi geografis
Untuk keperluan sistem informasi geografis, GPS sering juga diikutsertakan
dalam pembuatan peta. seperti mengukur jarak perbatasan, atau sebagai
referensi pengukuran.
4. sistem pelacakan kendaraan
kegunaan lain GPS sebagai pelacak kendaraan, dengan bantuan GPS
pemilik kendaraan/pengelola armada bisa mengetahui ada dimana saja
kendaraan/aset bergerak berarti saat ini.
5. Pemantauan Gempa
Bahkan saat ini, GPS dengan ketelitian tinggi bisa digunakan untuk
memantau pergerakan tanah, yang ordernya hanya mm dalam setahun.
pemantauan pergerakan tanah berguna untuk memperkirakan terjadinya
gempa, baik pergerakan vulkanik ataupun tektonik.
F. Perkembangan
GPS Navigasi dan Global Positioning System sering bisa ditemukan di kaca
depan mobil atau pada sepeda motor dan sepeda. Teknologi ini sangat populer
sehingga sistem pemetaan canggih ini yang lebih baru bahkan mobil yang
dirancang dengan GPS dimasukkan sebagai fitur standar. Tapi apa yang
banyak orang gagal untuk sadari adalah bahwa GPS mulai sebagai lebih dari
perangkat yang digunakan oleh directionally ditantang. GPS Navigasi mulai
sebagai sebelum waktu dan menjanjikan peralatan yang dirancang oleh
Pemerintah Amerika Serikat untuk militer dan pemerintah menggunakan secara
eksklusif.

12. Hari sistem ini mencakup pengoperasian 24 satelit yang terus mengorbit bumi
dalam lagu yang sangat tepat. Satelit digunakan untuk berbagai fungsi yang
mencakup navigasi, GPS pemetaan dan pelacakan. Dengan bantuan satelit ini
yang hanya terlihat pada malam hari kita dapat secara akurat menggambarkan
lokasi kami, lokasi orang lain, atau lokasi di mana kita ingin melakukan
perjalanan. Apa yang lebih luar biasa adalah bagaimana sistem seperti kecil
sekarang. Hari GPS bisa masuk ke telapak tangan Anda dan belum memegang
kekuasaan yang sangat besar. Beberapa unit navigasi bahkan dibangun ke jam
yang tidak lebih besar dari seperempat, GPS yang lebih kecil populer untuk
pejalan kaki dan pengendara sepeda motor karena mudah untuk dibawa dan
mengetahui lokasi.
Teknologi GPS terus-menerus berubah dan hanya masa depan akan dapat
memberi tahu kami apa yang akan terjadi dengan itu karena kemungkinan tidak
terbatas. Dengan hari ini kendaraan, built in GPS memiliki lebih banyak
daripada navigasi. Teknologi yang ada sekarang memiliki kemampuan untuk
menempatkan informasi lalu lintas, cuaca dan berita informasi langsung ke
GPS dan peta itu! Bahkan pompa bensin dengan harga saat ini dapat digunakan
dengan layanan langsung MSN disertakan dalam beberapa GPS pembelian.
Pada awal perkembangan teknologi GPS, hanya ada satu receiver komersial yg
dijual secara bebas dipasar dengan harga sekitar beberapa ribu dolar Amerika.
Namun saat ini lebih dari 500 merk GPS telah beredar dipasar (Dapat dilihat
pada majalah GPS World edisi januari 2006). Harga receiver yang ada saat ini

13. bervariasi mulai dari sekitar 1 juta rupiah untuk GPS genggam hingga 500 juta
rupiah untuk high end geodetic receiver.
Receiver GPS komersial dapat dibagi menjadi empat jenis, berdasarkan pada
kemampuan menerima sinyal yakni;
1. Single-frequency code receiver.
2. Single-frequency carrier smoothed code receiver.
3. Single-frequency code and carrier receiver.
4. Dual-frequency receiver
Single-frequency receiver hanya dapat mengakses gelombang L1 saja
sedangkan Dual-frequency receiver dapat mengakses L1 dan L2.
Receiver yg paling sederhana dan sekaligus paling murah adalah single-
frequency code receiver. Receiver tipe ini hanya menggunakan data C/A saja
dan merupakan receiver yang memiliki akurasi paling rendah. Receiver kedua
adalah single-frequency carrier smoothed code receiver. Receiver ini juga
hanya menggunakan data C/A, bedanya receiver ini menggunakan carrier
wave untuk memproduksi kode C/A yang smooth, sehingga memperbaiki
resolusi pseudorange sehingga akurasi penentuan posisi-nya menjadi lebih
baik. Single-frequency code and carrier receiver memiliki kemampuan untuk

14. menyimpan rawdata kode C/A, P dan juga gelombang pembawa L1 yg
memungkinkan penentuan posisi teliti (post-processing technique). Selain itu,
kemampuan receiver tipe ini juga meliputi kemampuan dua tipe receiver
sebelumnya. Dual-frequency receiver adalah receiver yang paling rumit,
canggih, teliti, sekaligus paling mahal. Receiver tipe ini dapat mengamat dan
menyimpan rawdata C/A, P, L1 dan L2. Kemampuan menyimpan data L1 dan
L2 inilah yang merupakan kelebihan yg memungkinkan kemudahan resolusi
ambiguitas fase dengan mengkombinasikan data L1 dan L2 (L1-L2 = wide
lane, L1+L2 narrow lane).
Receiver GPS juga dapat dibedakan menurut jumlah channel yang digunakan
yang bervariasi dari 1-12 channel. Receiver yang bagus adalah yg memiliki
multi channel dimana setiap channel memiliki kemampuan tracking secara
kontinu pada setiap satelit yg mengorbit. Saat ini sebagian besar dari receiver
yang dijual dipasar memiliki 9-12 channel, baik independen maupun paralel.
Hal hal yang harus diperhatikan saat memilih receiver adalah:
1. Harga
2. Kemudahan pengoperasian
3. Konsumsi catu daya
4. Ukuran dan berat
5. Memori penyimpan data (internal/eksternal)
6. Kemampuan interface
7. Kemampuan mitigasi multipath
Artinya, masing masing dari kategori diatas lebih baik disesuaikan dengan
aplikasi yang akan kita gunakan.

15. DAFTAR PUSTAKA
http://artikelbiboer.blogspot.com/2009/11/sejarah-gps.html
http://cybertech.cbn.net.id/cbprtl/cybertech/detail.aspx?x=Hot+Topic&y=cybertec
h|0|0|2|46
http://dedi-gps-receiver.blogspot.com/
http://id.wikipedia.org/wiki/Global_Positioning_System
http://mustakimtelematika.wordpress.com/2009/03/26/1-gps-global-positioning-
system/
http://simontanutama.multiply.com/journal/item/452/gps
http://thebloghub.com/pages/Bahar-Education-Center/Mengenal-GPS
http://weli14.wordpress.com/2009/10/28/global-positioning-system-gps-chapter3-
triliteration/
http://www.arrahmah.com/index.php/news/read/2424/2014-gps-gantikan-peta
http://www.johns-company.com/index.php?lang=id&cat=269&month=2009-
12&id=6836

16. MENGENAL GPS (GLOBAL POSITIONING SYSTEM)
SEJARAH, CARA KERJA DAN PERKEMBANGANNYA
( Tugas Makalah Mata Kuliah Perpetaan )
Oleh
I Gede Boy Darmawan
0617041043
JURUSAN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS LAMPUNG
2010