GPS
adalah sistem radio navigasi dan penentuan posisi menggunakan satelit. Nama
formalnya adalah NAVSTAR GPS, kependekan dari NAVigation Satellite Timing and Ranging Global Positioning System.
Sistem yang dapat digunakan oleh banyak orang sekaligus dalam segala cuaca ini,
didesain untuk memberikan posisi dan kecepatan tiga dimensi yang teliti, dan
juga informasi mengenai waktu, secara kontinyu di seluruh dunia.
Pada dasarnya GPS terdiri atas tiga
segmen utama, yaitu segmen angkasa (space
segment) yang terdiri dari satelit – satelit GPS, segmen sistem control (control system segment) yang terdiri
dari stasiun – stasiun pemonitor dan pengontrol satelit, dan segmen pemakai
(user segment) yang terdiri dari pemakai GPS termasuk alat – alat penerima dan
pengolah sinyal dan data GPS.
SEGMEN
SATELIT
Satelit
GPS bisa dianalogikan sebagai stasiun radio di angkasa, yang diperlengkapi
dengan antena – antena untuk mengirim dan menerima sinyal – sinyal gelembang.
Sinyal – sinyal ini selanjutnya diterima oleh receiver GPS di / dekat permukaan
bumi, dan digunakan untuk menentukan informasi posisi, kecepatan, maupun waktu.
Selain itu satelit GPS juga diperlengkapi dengan peralatan untuk mengontrol
‘tingkah – laku’ (attitude) dari
satelit, serta sensor – sensor untuk mendeteksi peledakan nuklir dan lokasinya.
Pada dasarnya satelit – satelit GPS
dapat dibagi ats beberapa generasi yaitu :
-
BLOK I : Initial
Concept Validation Satellites
-
BLOK II : Initial
Production Satellites
-
BLOK IIA : Upgraded
Production Satellites
-
BLOK IIR : Replenishment
Satellites
-
BLOK IIF : Follow
– On “Suistainment” Satellites
Pada saat ini, ada 7 satelit Blok
II, 18 satelit Blok IIA, dan 2 satelit Blok II R, satelit – satelit yang operasional adalah satelit – satelit
Blok II dan IIA.
Satelit Blok I
Satelit GPS Blok I adalah generasi
satelitt percobaan (Initial Concept
Validation Satellites), dan pertama kali diluncurkan pada tanggal 22 Februari
1978. Sejak saat itu sampai tahun 1985, ada 11 satelit Blok I yang diluncurkan.
Meskipun satelit Blok I hanya dimaksudkan sebagai satelit percobaan, tetapi
sejak awal satelit – satelit Blok I ini sudah banyak digunakan oleh pihak
militer maupun sipil dengan hasil yang baik. Kapasitas penyimpanan data selama
3,5 hari. Saat ini satelit Blok I sudah tidak operasional lagi, dan sudah
digantikan dengan generasi operasional yang dinamakan Blok II dan IIA.
Satelit Blok
II dan IIA
Satelit Blok II adalah satelit GPS
operasional generasi pertama, dan mempunyai nomor SVN (Space Vehicle Numbers) dari 13 sampai 21. Satelit Blok II ini
dibangun oleh Rockwell International dan diluncurkan mulai Februari 1989 sampai
Oktober 1990.
Berbeda dengan satelit Blok I, satelit
Blok II didesain sedemikian rupa untuk meminimalkan interaksi dengan stasiun
pemantau di Bumi, dan disamping itu sebagian besa aktivitas pemeliharaan
satelit dapat dilakukan tanpa mengganggu pengiriman sinyal. Pengiriman data
secara periodic dari segmen pengontrol ke satelit tersebut. Kapasitas
penyimpanan data selama 14 hari.
Satelit Blok IIA, yang juga dibangun
oleh Rockwell International, mempunyai nomor SVN dari 22 sampai 40. Satelit
Blok IIA pada dasarnya identik dengan satelit Blok II, dengan satu perkecualian
yaitu seandainya stasiun pemantau satelit tidak dapat mengirimkan pesan
navigasi yang baru ke satelit, maka satelit akan mampu mengirimkan pesan
navigasi yang terakhir sampai selama 180 hari. Meskipun dari sisi pengguna
informasi orbit yang dikirimkan dalam hal ini ketelitiannya berkurang dengan
waktu, namun setidaknya sisitem satelit tetap beroperasi dan dapat digunakan.
Sampai saat ini ada 27 satelit Blok II, IIA dan IIR yang beroperasional.
Satelit Blok II / IIA didesain untuk
memberikan pelayanan selama 7,3 tahun, dan setiap satelit mempunyai 4 jam atom,
dua Cesium (Cs) dan dua Rubidium (Rb) ; serta mempunyai kemampuan Selective
Availability (SA) dan Anti Spoofing (AS). Satelit Blok II / IIA ini diluncurkan
dari Cape Caneveral Air Force Station dengan menggunakan Delta II MLV (Medium Launch Vehicle).
Satelit Blok
IIR
Satelit
Blok IIR adalah generasi satelit GPS setelah satelit Blok IIA yang dibangun
oleh General Electric, dan mempunyai nomor SVN dari 41 sampai 62. Satelit yang
pertama dari generasi Blok IIR ini telah diluncurkan pada tanggal 17 Januari
1997, tetapi hancur karena kegagalan dalam proses peluncurannya. Sedangkan
satelit Blok IIR yang kedua telah diluncurkan pada tanggal 23 Juli 1997 dan
dinyatakan operasional pada tanggal 31 Januari 1998. Satelit Blok IIR yang
keempat diluncurkan pada tanggal 11 Mei 2000 dan dinyatakan operasional pada
tanggal 1 Juli 2000.
Karakteristik yang spesifik dari
satelit Blok IIR ini adalah kemampuannya untuk melakukan navigasi yang sifatnya
mandiri (autonomous navigation ).
Dalam hal ini, satelit Blok IIR dapat menciptakan pesan navigasinya sendiri
tanpa pengiriman dari stasiun pengontrol di Bumi. Dengan kemampuan ini sistem
dapat menjaga ketelitiannya secara baik meskipun cukup lama tidak melakukan
kontak dengan segmen pengontrol di Bumi.
Perbedaan lainnya antara satelit
Blok IIR dengan satelit Blok IIA dapat diringkaskan sebagai berikut :
-
Berkaitan
dengan Navigation Payload :
Tambahan
penguatan terhadap radiasi.
Kemapuan
melakukan pengukuran jarak antar sesama satelit (cross link ranging).
Mikro –
prosesor yang dapat di program ulang.
Dua jam atom
operasional pada setiap saat (hot backup).
-
Berkaitan
dengan Electrical Power System (EPS)
:
Penggunaan 3
baterai Ni CAD dan 2 baterai NiH.
-
Berkaitan
dengan Attitude And Velocity Control System (AVCS) :
Mekanisme
akuisisi / pengarahan dari manual sampai otomatis.
-
Berkaitan
dengan System Design :
Kapasitas
bahan bakar yang lebih besar.
Adanya sistem
pengelolaan tambahan pada prosesor satelit.
Satelit Blok IIR didesain untuk
memberikan pelayanan selama 7,8 tahun, dan setiap satelit mempunyai 3 jam atom;
satu Cesium (Cs) dan dua Rubidium (Rb); serta mempunyai kemampuan Selective Availability (SA) dan Anti Spoofing (AS).
Satelit Blok
IIF
Satelit Blok IIF adalah generasi
satelit GPS yang direncanakan akan menggantikan generasi satelit Blok IIR.
Rencananya akan ada 33 buah satelit Blok IIF, pada tahun 2001 satelit Blok IIf
akan diluncurkan.
Konfigurasi
Orbit
Konstelasi standar dari satelit GPS
terdiri dari 24 satelit yang menempati 6 (enam) bidang orbit yang bentuknya
sangat mendekati lingkaran, dengan eksentrisitas orbit umumnya lebih kecil dari
0,02. Keenam bidang orbit satelit GPS mempunyai spasi sudut yang sama antar
sesamanya. Meskipun begitu setiap orbit ditempati oleh 4 satelit dengan
interval antaranya yang tidak sama.
Orbit satelit GPS berinklinasi 55
derajat terhadap bidang ekuator dengan ketinggian rata – rata dari permukaan
bumi sekitar 20.200 km. satelit GPS bergerak dala orbitnya dengan kecepatan
kira – kira 3,87 km / detik dan mempunyai periode 11 jam dan 58 menit (sekitar
12 jam). Dengan adanya 24 satelit yang mengangkasa tersebut, 4 sampai 10
satelit GPS akan selalu dapat diamati pada setiap waktu dari manapun di
permukaan bumi.
Setiap satelit GPS secara kontinyu
memancarkan sinyal – sinyal gelombang pada 2 frekuensi L – band yang dinamakan
L1 dan L2. Sinyal L1 berfrekuensi 1575,42 MHz dan sinyal L2 berfrekuensi
1227,60 MHz. Sinyal L1 membawa 2 buah kode biner yang dinamakan kode – P (P – Code, Precise or Private Code) dan
kode – C / A (C / A – code, Clear Access
or Coarse Acquisation ). Pada saat ini kode – P berubah menjadi kode – Y .
SEGMEN SISTEM
KONTROL
Segmen sistem control berfungsi
mengontrol dan memantau operasional satelit dan memastikan bahwa satelit
berfungsi sebagaimana mestinya. Fungsi ini mencakup beberapa tugas dan
kewajiban yaitu antara lain :
□ Menjaga
agar semua satelit masing – masing berada pada posisi orbitnya yang seharusnya
(station
keeping).
□ Memantau
status dan kesehatan dari semua sub – sistem (bagian) satelit.
□ Memantau
panel matahari satelit, level daya baterai, dan propellant level yang digunakan
untuk maneuver satelit.
□ Menentukan
dan menjaga waktu sistem GPS.
Secara spesifik, segmen sistem control
terdiri dari Ground Antenna Station
(GAS), Monitor Station (MCS), Prelaunch Compatibility Station (PCS), dan Master Control Station (MCS). GAS
berlokasi di Ascension, Diego Garcia, dan Kwajalein. Lima stasiun MS terdiri
dari stasiun GCS ditambah stasiun di Colorado Springs dan Hawaii. Stasiun PCS
berlokasi di Cape Caneveral, dan stasiun ini juga berfungsi sebagai backup dari
GAS. Sedangkan stasium MCS berlokasi di Colorado Springs.
MS bertugas mengamati secara kontinyu
seluruh satelit GPS. Pada prinsipnya stasiun MS tidak melakukan pengolahan
data, tetapi hanya mengirimkan data pseudorange serta pesan navigasi yang
dikumpulkan ke MCS untuk diproses secara real – time. MCS bertugas pengolahann
data, selain itu tugasnya bertanggung jawab dalam pengontrolan pergerakan satelit
dalam orbitnya serta status kesehatannya.
Hasil perhitungan tersebut kemudian
dikirimkan ke salah satu GAS, dimana untuk selanjutnya informasi – informasi
tersebut beserta data – data lainnya dikirimkan ke satelit – satelit GPS yang
Nampak oleh stasiun GAS.
SEGMEN
PENGGUNA
Segmen pengguna terdiri dari para
pengguna satelit GPS, baik di darat, laut, udara maupun di angkasa. Dalam hal
ini alat penerima sinyal GPS (GPS receiver)
diperlukan untuk menerima dan memproses sinyal – sinyal dari satelit GPS untuk
digunakan dalam penentuan posisi, kecepatan, maupun waktu.
Komponen utama dari suatu receiver GPS
secara umum adalah ; antenna dengan pre – amplifier; bagian RF (Radio
Frequency) dengan pengidentifikasi sinyal dan pemroses sinyal; pemroses mikro
untuk pengontrolan receiver, data sampling, dan pemroses data (solusi
navigasi); osilator presisi; catu daya ; unit perinttah dan tampilan ; dan
memori serta perekam data.
 |
| Klasifikasi receiver GPS |
Receiver
tipe navigasi yang kadang disebut
tipe genggam umumnya digunakan untuk penentuan posisi absolute secara instan
yang tidak menunntut ketelitian terlalu tinggi. Receiver navigasi tipe sipil
dapat memberikan ketelitian posisi sekita 50 – 100 m, dan tipe militer sekitar
10 – 20 m.
Receiver tipe pemetaan juga memberikan data pseudorange. Hanya bedanya, pada
receiver tipe pemetaan, data tersebut direkam dan dpat kemudian dipindahkan ke
computer untuk diproses lebih lanjut. Ketelitiannya sekitar 1 – 5 meter.
Receiver tipe geodetic adalah tipe receiver yang relating paling canggih,
paling mahal, dan juga memberikan data yang paling presisi. Tipe ini biasanya
digunakan untuk aplikasi – aplikasi yang menuntut ketelitian yang relative
tinggi. Seperti untuk pengadaan titik – titik control geodesi, pemantauan deformasi,
dan stusi geodinamika.
Receiver GPS penentuan waktu didesain hanya untuk memberikan informasi tentang
waktu ataupun frekuensi yang teliti. Selain itu juga dapat digunakan untuk
aplikasi – aplikasi seperti transfer waktu antar benua, sinkronisasi jaringan
telekomunikasi digital, maupun sinkronisasi jaringan pembangkit tenaga listrik.
Receiver GPS juga bisa
diklasifikasikan berdasarkann jumlah kanal yang dipunyainya, yaitu : receiver multi – channel, receiver sequential, receiver multiplexing
Tidak ada komentar:
Posting Komentar