Cara Kerja GPS Dan AGPS
-
Upload
komang-apriana -
Category
Documents
-
view
300 -
download
37
Transcript of Cara Kerja GPS Dan AGPS
PRINSIP KERJA GPS & AGPS
GPS yang merupakan kependekan dari Global Positioning System, adalah suatu system
radio navigasi dan penentuan posisi yang berbasiskan satelit yang 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
(Abidin, 1995).
Selain itu Global Positioning System (GPS) adalah system untuk menentukan posisi di
permukaan bumi dengan bantuan sinkronisasi sinyal satelit. Sistem ini menggunakan 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.
Untuk dapat mengetahui posisi seseorang maka diperlukan alat yang diberinama GPS
reciever yang berfungsi untuk menerima sinyal yang dikirim dari satelit GPS. Posisi di ubah
menjadi titik yang dikenal dengan nama Way-point nantinya akan berupa titik-titik koordinat
lintang dan bujur dari posisi seseorang atau suatu lokasi kemudian di layar pada peta
elektronik.
SEGMEN PADA SATELIT GPS
Sistem GPS yang nama aslinya NAVSTAR GPS (Navigational Satellite Timing and Ranging
Global Positioning System) mempunyai tiga segmen yaitu : satelit, pengontrol dan
penerima/pengguna. Satelit GPS yang mengorbit bumi, dengan orbit dan kedudukan yang tetap
(koordinatnya pasti).
a. Satelit
Satelit bertugas untuk menerima dan menyimpan data yang ditransmisikan oleh
statiun-statiun pengontrol, menyimpan dan menjaga informasi waktu berketelitian tinggi yang
ditentukan dengan jam atomic di satelit dan memancarkan sinyal dan informasi secara kontinyu
ke pesawat (receiver) dari pengguna.
b. Pengontrol
Pengontrol bertugas untuk mengendalikan dan mengontorol satelit dari bumi baik
untuk mengecek kesahatan satelit, penentuan dan prediksi orbit dan waktu, sinkronisasi waktu
antar satelit, dan mengirim data ke satelit.
c. Penerima
Penerima bertugas menerima data dari satelit dan memprosesnya untuk menentukan
posisi (posisi dari tiga dimensi yaitu koordinat di bumi plus ketinggian), arah, jarak dan waktu
yang diperlukan oleh pengguna.
KOMANG APRIANA (1291761019)
PASCA SARJANA TEKNIK ELEKTRO - UNIVERSITAS UDAYANA – DENPASAR – 14 – NOV - 2012
SIGNAL SATELIT GPS
a. Carriers
Satelite GPS mengirim sinyal dalam dua frekuensi. L1 dengan 1575.42 Mhz dengan
membawa dua status pesan dan pseudo-random code untuk keperluan perhitungan wakt. L2
membawa 1227.60 MHz dengan menggunakaan presesi yang lebih akurat karena untuk
keperluan militer. Daya sinyal radio yang dipancarkan hanya berkisar antara 20-50 Watts. Ini
tergolong sangat rendah mengingat jarak antara GPS dan satelit sampai 12.000 mil. Sinyal
dipancarkan secara line of sight (LOS), dapat melewati awan, kaca tapi tidak dapat benda padat
seperti gedung, gunung.
b. Pseudo-Random Codes
GPS yang digunakan untuk publik akan memantau frekuensi L1 pada UHF (Ultra High
Frequency) 1575,42 MHz. Sinyal L1 yang dikirimkan akan memiliki pola-pola kode digital
tertentu yang disebut sebagai pseudorandom. Sinyal yang dikirimkan terdiri dari dua bagian
yaitu kode Protected (P) dan Coarse/Acquisition (C/A). Kode yang dikirim juga unik antar satelit,
sehingga memungkinkan setiap receiver untuk membedakan sinyal yang dikirim oleh satu
satelit dengan satelit lainnya. Beberapa kode Protected (P) juga ada yang diacak, agar tidak
dapat diterima oleh GPS biasa. Sinyal yang diacak ini dikenal dengan istilah Anti Spoofing, yang
biasanya digunakan oleh GPS khusus untuk keperluan tertentu seperti militer.
METODE PENENTUAN POSISI
Metode penentuan posisi dengan GPS pertama-tama terbagi dua, yaitu metode GPS/
absolute dan AGPS (Assisted Global Positioning System) / metode diferensial atau metode
relatif.
1. Metode GPS / absolutatau dikenal juga sebagai point Positioning, menentukan posisi
hanya berdasarkan pada satu pesawat penerima (receiver) saja. Ketelitian posisi dalam
beberapa meter (tidak bereketelitian tinggi) dan umumnya hanya diperuntukan bagi
keperluan NAVIGASI.
2. Metode AGPS / relatif atau disebut differential positioning, menentukan posisi dengan
menggunakan lebih dari sebuiah receiver. Satu GPS dipasang pada lokasi tertentu di
muka bumi dan secara terus menerus menerima sinyal dari satelit dalam jangka waktu
tertentu dijadikan referensi bagi yang lainnya. Metode ini menghasilkan posisi
berketelitian tinggi (umunya kurang dari 1 meter) dan diaplikasikan untuk keperluan
survei GEODESI ataupun pemetaan yang memerlukan ketelitian tinggi.
Masing-masing metode kemudian dapat dilakukan dengan cara realtime dan atau
postprocessing. Apabila obyek yang ditentukan posisinya diam maka metodenya disebut statik.
Sebaliknya apabila obyek yang ditentukan posisinya bergerak, maka metodenya disebut
kinematik. Pada prinsipnya, penentuan posisi dengan menggunakan GPS yaitu menggunakan
metode reseksi (pengikatan ke belakang) dengan jarak, yaitu dengan pengukuran jarak secara
simultan ke beberapa satelit GPS yang koordintanya telah diketahui.
Gambar 1 Arsitektur GPS dan AGPS
Perangkat GPS (biasanya merupakan perangkat khusus, bukan ponsel namun ada
beberapa ponsel yang ditanamkan perangkat GPS dan AGPS) menentukan lokasi dari minimal 3
satelit yang membentuk kawasan segitiga dengan mencari longitude, latitude, dan data lainnya
yang diperlukan. Hal ini membutuhkan waktu kira- kira 12 menit untuk menentukan lokasi
ketika perangkat khusus GPS dinyalakan. Cukup lama namun setidaknya pengguna tidak perlu
memiliki akses ke operator ponsel untuk mengoperasikan GPS.
Sedangkan A-GPS yang biasanya ditanamkan di ponsel dapat menemukan lokasi dengan
lebih cepat, bahkan kurang dari 20 detik. Ini dikarenakan A-GPS langsung mencari satelit yang
terdekat dengan lokasi ponsel saat itu melalui operator telekomunikasi.
CARA KERJA GPS
Setiap daerah di atas permukaan bumi ini minimal terjangkau oleh 3-4 satelit. Pada
prakteknya, 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 secara logik ada 5 langkah:
1. Memakai perhitungan “triangulation” dari satelit.
2. Untuk perhitungan “triangulation”, GPS mengukur jarak menggunakan travel time sinyal
radio.
3. Untuk mengukur travel time, GPS memerlukan memerlukan akurasi waktu yang tinggi.
4. Untuk perhitungan jarak, kita harus tahu dengan pasti posisi satelit dan ketingian pada
orbitnya.
5. Terakhir harus menggoreksi delay sinyal waktu perjalanan di atmosfer sampai diterima
reciever.
Satelit GPS berputar mengelilingi bumi selama 12 jam di dalam orbit yang akurat dia
dan mengirimkan sinyal informasi ke bumi. GPS reciever mengambl informasi itu dan dengan
menggunakan perhitungan “triangulation” menghitung lokasi user dengan tepat. GPS reciever
membandingkan waktu sinyal di kiirim dengan waktu sinyal tersebut di terima. Dari informasi
itu didapat diketahui berapa jarak satelit. Dengan perhitungan jarak jarak GPS reciever dapat
melakukan perhitungan dan menentukan posisi user dan menampilkan dalam peta elektronik.
Gambar 2 Simulasi Satelit GPS
Sebuah GPS reciever harus mengunci sinyal minimal tiga satelit untuk memenghitung
posisi 2D (latitude dan longitude) dan track pergerakan.
Jika GPS receiver dapat menerima empat atau lebih satelit, maka dapat menghitung
posisi 3D (latitude, longitude dan altitude). Jika sudah dapat menentukan posisi user,
selanjutnya GPS dapat menghitung informasi lain, seperti kecepatan, arah yang dituju, jalur,
tujuan perjalanan, ataupun jarak tujuan.
Gambar 2. Metode Perhitungan Posisi Koordinat GPS
d1P=√ (x1−xP )2+( y1− yP )2+( z1−zP )2+ t
d2P=√ (x2−xP )2+( y2− yP )2+( z2−zP )2+t
d3 P=√ (x3−xP )2+( y3− yP )2+ ( z3−zP )2+t
d4 P=√(x4−xP )2+( y4− y P )2+( z4−zP )2+t
Keempat persamaan tersebut diselesaikan dengan persamaan linear sehingga didapat
variable xP , yPdan zP sehingga didapat koordinat posisi dari GPS yaitu latitude, longitude dan
altitude.
Perhitungan waktu yang akurat sangat menentukan akurasi perhitungan untuk
menentukan informasi lokasi kita. Selain itu semakin banyak sinyal satelit yang dapat diterima
maka akan semakin presesi data yang diterima karena ketiga satelit mengirim pseudo-random
code dan waktu yang sama.
Ketinggian itu menimbulkan keuntungan dalam mendukung proses kerja GPS, bagi kita
karena semakin tinggi maka semakin bersih atmosfer, sehingga gangguan semakin sedikit dan
orbit yang cocok dan perhitungan matematika yang cocok. Satelit harus teptap pada posisi yang
tepat sehingga stasiun di bumi harus terus memonitor setiap pergerakan satelit, dengan
bantuan radar yang presesi salalu di cek tentang altitude, posision dan kecepatannya.
Kelebihan GPS
Dapat menandai semua lokasi yang pernah dikunjungi oleh pengguna.
Dapat memperkirakan jarak lokasi yang dituju oleh pengguna dengan mengetahui lokasi
asalnya, GPS juga dapat memperkirakan estimasi lamanya perjalanan dengan kecepatan
aktual yang sedang ditempuh oleh pengguna.
Dimanapu posisi pengguna, entah itu di tengah laut atau pegunungan, di atas gunung
sampai di pusat kota, selama GPS dapat menerima sinyal dari satelit secara langsung
tanpa halangan, maka GPS akan selalu memberikan informasi koordinat posisi
pengguna.
Kekurangan GPS
GPS harus berada di luar ruangan yang menghadap langit terbuka, halangan – halangan
seperti pohon, gedung, kaca atau disaat pengguna berada di dalam kendaraan akan
mengurangi akurasi sinyal yang diterima oleh receiver GPS, bahkan receiver GPS juga
bisa tidakbisa menerima sinyal sama sekali.
Banyak gangguan yang dapat menurunkan kualitas sinyal GPS sehingga akan
mempengaruhi ketelitian pengukuran, diantaranya adalah delay ionosfer, sinyal
multipath, kesalahan orbital, geometri.
Adanya penurunan kualitas sinyal satelit, yaitu penurunan kualitas sinyal yang
dikenakan oleh pejabat Amerika Serikat untuk mencegah musuh militer dari
penggunaan sinyal GPS yang akurat.
Adanya kesalahan orbital, yaitu kesalahan efemeris yang merupakan ketidakakurasian
lokasi yang dilaporkan oleh satelit penerima GPS.
Kesalahan jam penerima dapat menyebabkan kesalahan waktu.
Delay ionosfer, yaitu atmosfer yang mengalami perubahan dalam hal temperatur,
tekanan, kelembaban, dan perubahan cuaca, yang menyebabkan sinyal satelit GPS
terlambat sampai ke atmosfer.
AGPS (Assisted Global Positioning System)
AGPS (Assisted Global Positioning System) merupakan penyempurnaan dari GPS. AGPS
disempurnakan dengan ditambahnya sebuah server bantu (assistence server) sehingga
kekurangan – kekurangan pada GPS bisa diatasi. AGPS menggunakan metode advanced
positioning yang bisa menentukan posisi yang paling tinggi akurasinya dibandingkan dengan
metode deteksi posisi lainnya, sehingga AGPS jauh lebih efisien dan efektif dalam mengakses
informasi dari satelit. Dengan sistem ini tidak perlu mencari data satu persatu dari ke 24 satelit
yang ada, namun AGPS telah mengetahui satelit mana yang dituju.
Server bantu memiliki kemampuan yang lebih baik dalam mengakses informasi dari
jaringan, server bantu juga memilki kekuatan komputasi yang jauh melampaui kemampuan
GPS. Dalam sistem AGPS, server bantu berkomunikasi dengan receiver AGPS melalui telepon
seluler lengkap dengan jaringan selulernya. Dengan bantuan jarngan selulernya, receiver dapat
beroperasi lebih cepat dan efisiensi, karena beberapa tugas yang biasanya dilakukan sendiri
dapat dibagi dengan server bantu.
Cara kerja AGPS
1. AGPS menggunakan metode yang berbasis pada waktu, yaiitu melakukan pengukuran
waktu tiba dari sebuah sinyal yang dikirimkan dari satelit GPS. Jadi pengguna yang ingin
mendapatkan layanan AGPS harus mempunyai perangkat yang bisa digunakan untuk
mengakses GPS. AGPS juga menggunakan satelit yang memancarkan sinyal radio ke
penerima yang terpasang pada permukaan bumi.
2. Perangkat penerima seluler cukup mengambil sekilas dari sinyal satelit dan
mentransmisikan ke sebuah tower seluler yang meneruskannya ke sebuah server bantu.
Server bantu melakukan kalkulasi yang digunakan untuk menghitung posisinya.
3. Server bantu mengirim kembali hasil perhitungan posisinya kepada pengguna. Ada juga
perangkat receiver yang dapat menerima data streams yang telah dirubah tersebu dan
menghitung posisinya sendiri.
Kelebihan AGPS
AGPS yang biasanya diaplikasikan pada telepon seluler dapat menemukan lokasi dengan
lebih cepat, bahkan bisa sampai kurang dari 20 detik, karena AGPS langsung mencari
satelit yang terdekat dengan lokasi telepon saat itu melalui operator telekomunikasi.
AGPS memberikan informasi yang paling akurat dibandingkan dengan metode – metode
yang telah ada sebelumnya, karena AGPS menggunakan metode yang menggabungkan
antara metode GPS dan GSM.
Membutuhkan power lebih kecil untuk proses komputasi data, sehingga lebih
menghemat daya dan energi.
Dapat digunakan untuk pengguna yang berada dalam lokasi yang kurang optimal dalam
menerima siyal satelit.
Memungkinkan pengguna untuk mengakses lebih banyak layanan pda perangkat
mobile.
Kekurangan AGPS
Meskipun AGPS dapat lebih bisa menangkap sinyal dalam lokasi yang kurang
mendukung seperti di dalam gedung, namun tetap saja penerimaan sinyal kurang
optimal.
Sistem AGPS bergantung pada GSM coverage operator.
Referenced :
Abidin, HZ, dkk. 2001. Survei Dengan GPS. Jawa Barat :Institut Teknologi Bandung.
Nugroho, AK. 2012. Pengenalan Alat Ukur GPS. Pontianak : Balai Pemantapan Kawasan Hutan Wilayah III Pontianak