Amerika, Afrika, dan wilayah kutub
Sementara itu, untuk perbedaan sistem GNSS berdasarkan visibilitas dan GDOP nya di wilayah Indonesia diberikan pada Tabel 4.16.
Tabel 4.16 Perbandingan GNSS berdasarkan visibilitas dan GDOP di Indonesia
Sistem Visibilitas GDOP
Min Max Min Max
GPS 9.678 10.08 1.961 2.120
GALILEO 7.800 8.700 2.21 2.33
GLONASS 1 3 - -
89
4.6.3
Sinyal dan frekuensiTabel 4.17 dibawah ini memberikan perbedaan parameter sinyal dan frekuensi pembawa yang digunakan dari masing-masing sistem GNSS.
Tabel 4.17 Perbandingan sinyal dan frekuensi
Parameter GPS GLONASS GALILEO COMPASS
Coding CDMA FDMA CDMA CDMA
Notasi L1, L2, L5 G1, G2, G3 E1, E5a, E5b, E6 B1, B1-2, B2, B3
Frekuensi (MHz) L1 : 1575.42 L2 : 1227.60 L5 : 1176.45 G1 : 1602 G2 : 1246 G3 : TBD E1 : 1575.42 E5a : 1176.45 E5b : 1207.14 E6 : 1278.75 B1 : 1561.1 B1-2 : 1589.74 B2 : 1207.14 B3 : 1268.52 Jika dilihat secara seksama pada Tabel 4.17 tepatnya di bagian frekuensi yang digunakan, akan terlihat bahwa ada beberapa sinyal yang digunakan oleh keempat sistem itu berada pada frekuensi yang hampir sama. Perhatikan Gambar 4.21 berikut.
90 Gambar 4.21 menunjukkan rencana frekuensi GPS, GALILEO dan COMPASS dalam tiga panel yang terpisah. Panel paling atas menunjukkan sinyal GPS yang akan ditransmisikan setelah peluncuran satelit GPS-III. Panel tengah adalah frekuensi GALILEO dan panel paling akhir merupakan tiga sinyal COMPASS yang dimonitor oleh Centre National d’Etudes Spatiales (CNES). Lebih jauh lagi, pada 2 panel teratas, sinyal GALILEO dan GPS ditunjukkan secara berturut-turut menggunakan warna abu-abu. Pada panel terakhir, sinyal GPS dan GALILEO ditunjukkan dengan warna latar abu-abu sementara spektrum sinyal COMPASS berwarna beige.
Berdasarkan penjelasan dari Gambar 4.21, beberapa sinyal COMPASS mengalami overlay atau tumpang-tindih dengan sinyal GNSS lainnya, dalam hal ini GPS dan GALILEO. Sinyal-sinyal itu adalah :
Sinyal COMPASS B1 pada frekuensi 15751.42 MHz dengan sinyal GPS L1
Sinyal COMPASS B2 pada frekuensi 1176.45 MHz dengan sinyal GPS L5
Sinyal COMPASS B2b pada frekuensi 1207.14 MHz dengan sinyal GALILEO E5b
Menurut Scott Pace (2010), China percaya bahwa “tumpang tindihnya spektrum frekuensi sinyal terbuka bermanfaat untuk mewujudkan interoperabilitas pada banyak aplikasi, dan membuat lebih mudah dalam mengembangkan dan memproduksi penerima interoperabel. Meskipun pernyataan China itu benar pada dari suatu sudut pandang, penyedia layanan GNSS yang sinyalnya mengalami tumpang tindih mungkin saja tidak setuju. Bahkan walaupun tumpang tindih sinyal itu tidak menyebabkan gangguan, penyedia sinyal mungkin akan mengalami kendala dalam kemampuannya mengontrol layanan pada sinyal itu.
Misalnya pada kasus tumpang tindih sinyal antara COMPASS dan GALILEO, sinyal COMPASS itu mengalami overlap pada layanan Galileo Publicity Regulated Service (PRS), yaitu sebuah layanan yang bersifat melindungi informasi penggunaya. Dan pada kasus antara COMPASS dengan GPS dimana sinyal COMPASS overlap dengan sinyal pertahanan GPS. Pada kasus ini mungkin COMPASS akan mengalah pada GPS dan mencari cara agar sinyal itu tidak lagi overlap, alasannya sistem GPS merupakan “senior” bagi sistem COMPASS dan pendatang baru haruslah mengalah. Namun lain hal nya dengan GALILEO, China beranggapan bahwa COMPASS dan GALILEO merupakan sama-sama pendatang baru dalam dunia GNSS (Pace, 2010).
91
4.6.4
Sistem waktu dan koordinatPerbedaan antara GPS, GLONASS, GALILEO dan COMPASS dalam segi sistem waktu dan koordinat yang digunakan dapat dilihat pada Tabel 4.18.
Tabel 4.18 Perbandingan sistem waktu dan koordinat
Parameter GPS GLONASS GALILEO COMPASS
Geodetic reference WGS-84 PE-90 GTRF CGSG2000 Semi-major axis ellipsoid (a) 6378137 m 6378136 m 6378137 m 6378137 m Flattening (f) 1/298.257223563 1/298.257839303 1/298.257223563 1/298.257222101 Konstanta gravitasi bumi (GM) 3.986004418 m³/s² 3.986004418 m³/s² 3.986004418 m³/s² 3.986004418 m³/s² Kecepatan sudut bumi rata-rata (ω) 7.292115x10e-5 rad/s 7.292115x10e-5 rad/s 7.292115x10e-5 rad/s 7.292115x10e-5 rad/s
Time system GPS Time GLONASS time GALILEO
System Time Beidou Time
Leap second No Yes No No
Dari tabel diatas dapat disimpulkan bahwa sistem referensi geodetik atau datum geodetik yang digunakan China (CGCS2000) mempunyai prinsip yang sama dengan WGS 84 yang digunakan oleh sistem GPS. CGCS2000 merupakan sistem koordinat yang terikat kepada stasiun-stasiun IGS yang berada di China sebagai orde pertamanya, dimana stasiun IGS itu menggunakan dua GNSS utama dalam pengukurannya, yaitu sistem GPS dan GLONASS.
92 Pada awalnya elipsoid referensi yang digunakan CGCS2000 sama dengan elipsoid referensi yang digunakan WGS84 yaitu elipsoid GRS80. Namun seiring berjalannya waktu, WGS84 melakukan pembaruan pada nilai flattening atau penggepengannya. Pembaruan itu secara langsung juga membuat perbedaan nilai flattening antara CGCS2000 dengan WGS84. Hal ini menyebabkan selisih pada nilai hasil perhitungan sumbu semi minornya (b), dimana besar selisihnya adalah sekitar 0.104 mm. Sebagian besar selisih yang terjadi ini penting untuk perhitungan orbit satelit berpresisi tinggi, namun hanya memiliki sedikit pengaruh dalam penggunaannya pada pengukuran topografi (wikipedia.org, 2012).
Cheng Pengfei et al (2009) melakukan penelitian pengaruh perbedaan antara elipsoid CGCS2000 dengan elipsoid WGS84 itu. Mereka menyatakan bahwa perbedaan antara dua elipsoid itu hanya terdapat dalam nilai koordinat dan nilai gravitasi normal pada daerah lintang yang sama. Perbedaan itu dijelaskan pada Gambar 4.22 dan 4.23.
Gambar 4.22 Perbedaan nilai lintang CGCS2000 dengan WGS84 (Cheng et al, 2009)
Gambar 4.22 adalah gambar yang memberikan besarnya selisih atau perbedaan nilai koordinat yang didapatkan pada daerah lintang yang sama antara dua elipsoid tersebut. Dimana perbedaan nilai maksimum yang didapatkan adalah sekitar ± 3.6 x 10-6 arc second atau setara dengan 0.11 mm pada lintang 50°. Sedangkan pada lintang 0° atau daerah ekuator tidak terdapat perbedaan nilai antara dua elipsoid tersebut.
93 Gambar 4.23 Perbedaan nilai gravitasi normal CGCS2000 dengan WGS84
(Cheng et al, 2009)
Gambar 4.23 memberikan besarnya perbedaan nilai gravitasi normal pada lintang 0° hingga bujur 100° antara dua elipsoid tersebut. Disana terlihat perbedaan nilai gravitasi normal maksimum yang terjadi adalah pada daerah lintang 0° yang mencapai 0.02 x 10-8m/s²
,
dan beda nilai gravitasi normal minimum yang didapatkan antara dua elipsoid tersebut adalah 0.004 x 10-8 m/s².
Kesimpulannya, perbedaan yang terjadi antara elipsoid CGCS2000 dan WGS84 yang didapatkan saat ini bisa diabaikan karena bernilai sangat kecil, dan hanya terdapat pada lintangnya saja. Sedangkan bujur kedua elipsoid ini bernilai sama, tidak terdapat perbedaan sedikitpun. Hal ini juga membuktikan bahwa sistem geodetik CGCS2000 milik China pada prinsipnya adalah sama dan konsisten dengan sistem geodetik WGS84 (Yang, 2009).
94
4.6.5
Kelebihan dan kelemahan sistem COMPASSBeberapa kelebihan yang diberikan oleh sistem COMPASS di bidang GNSS diberikan pada Tabel 19.
Tabel 4.19 Kelebihan sistem COMPASS
Kelebihan sistem COMPASS
Melayani komunikasi dua arah antara pengguna dan stasiun kontrol, berupa layanan komunikasi pesan singkat. Layanan ini tidak ditemukan pada penyedia layanan sistem satelit navigasi lainnya.
Lebih aplikatif. Dengan sistem RDSS yang dimilikinya, sistem COMPASS dapat digunakan pada berbagai aplikasi dengan lebih mudah seperti monitoring kendaraan, lalu lintas, alarm tanda berbahaya, dll.
Diprediksi menyediakan penentuan posisi yang lebih baik di wilayah Asia, khususnya China, termasuk indonesia.
Receiver yang kompatibel dengan sistem GNSS lainnya
Mempunyai kemampuan yang baik dalam bidang militer, seperti kontrol rudal dan penentuan posisi target sasaran
Sementara itu, kelemahan dari sistem COMPASS disimpulkan pada Tabel 4.20. Tabel 4.20 Kelebihan sistem COMPASS
Kelemahan sistem COMPASS
Belum bisa melayani penentuan posisi yang lebih teliti seperti pengukuran deformasi dan geodinamika.
Tingkat akurasi yang diberikan masih lemah jika dibandingkan dengan sistem GPS.
Visibilitas dan akurasi yang diberikan tidak terdistribusi merata di seluruh dunia. Layanan pesan singkat yang diberikan hanya terbatas di wilayah regional China saja.
95 Saat ini, sistem satelit navigasi COMPASS masih berada di bawah sistem GPS milik Amerika dalam hal akurasi penentuan posisi dan pelayanan di dunia. Hal ini karena sistem ini masih berada dalam tahap pengembangan. Sun Jiadong, direktur pembangunan sistem satelit COMPASS mengatakan bahwa independensi dan kompatibilitas struktur sistem Beidou, integrasi dari penentuan posisi dan komunikasi, fitur-fitur yang sedang dikembangkan, dan konstruksi kebijakan aplikasi akan mengantarkan Beidou dalam tahap perkembangan terbaik untuk aplikasi industrinya.
Selain itu, Yang Yuanxi, akademisi dari Chinese Academy of Science, percaya bahwa dalam perbandingannya dengan GPS, Beidou akan menjadi superior dalam inisiasi kecepatan penentuan posisi dan pelayanan pengukuran waktu yang presisi. Setelah koneksi jaringan sistem Beidou lengkap, penentuan posisi pengguna, komunikasi dengan sms, dan laporan posisi hanya akan berjalan dalam hitungan detik, lebih cepat dibandingkan sistem GPS yang memerlukan waktu 1 hingga 3 menit (China.org.cn, 2012).
96
4.7 Kombinasi Sistem-sistem GNSS dunia
Saat ini, ada empat sistem GNSS dalam tahap-tahap pengembangan yang berbeda ataupun sudah beroperasi sepenuhnya, yaitu Amerika Serikat Global Positioning System atau GPS, sistem GLONASS milik Rusia, sistem GALILEO Uni-Eropa, dan sistem GNSS terakhir adalah sistem COMPASS milik China.
Banyaknya layanan sistem GNSS seperti sekarang ini, tentu saja akan semakin menguntungkan bagi para penggunanya. Apalagi dengan adanya kebijakan kompatibilitas dan interoperabilitas yang ditetapkan oleh para penyedia masing-masing layanan, memungkinkan pengguna dapat menikmati berbagai macam sistem GNSS hanya dengan satu receiver (receiver multi-konstelasi). Hal ini dilakukan untuk meningkatkan kualitas layanan kepada pengguna sistem dimanapun di seluruh dunia. Sistem GNSS dunia diilustrasikan oleh Gambar 4.24.
Gambar 4.24 GNSS around the world (suite101.com, 2010)
Jika dihitung jumlahnya, maka konsumen sistem satelit navigasi nantinya akan mendapatkan layanan penentuan posisi, navigasi, dan penentuan waktu menggunakan kombinasi lebih dari 75 satelit dengan tawaran layanan yang berbeda-beda. Banyaknya satelit yang dapat digunakan dalam satu waktu, akan berkaitan langsung dengan tingkat visibiltas dan nilai DOP yang didapatkan.
97 Bagian ini akan membahas bagaimana prediksi kombinasi antara empat sistem GNSS yag ada dalam nilai visibilitas dan nilai GDOP nya di masa depan, yang dilakukan oleh ahli geomatika Universitas Nasional Chen-Kung di Taiwan, Meng-lun Tsai dkk (2009).
4.7.1
VisibilitasGambar 4.25 memberikan prediksi kombinasi distribusi visibilitas dari sistem-sistem GNSS yang ada di dunia. Dimana pemodelan menggunakan satelit MEO dengan mask angel = 10°, konstelasi GPS, GLONASS, dan GALILEO yang digunakan adalah konstelasi saat ini, dan konstelasi COMPASS adalah konstelasi yang akan digunakan di masa depan.
Gambar 4.25 Distribusi visibilitas global GNSS (Tsai et al, 2009)
Dalam gambar terlihat bahwa jumlah minimum satelit yang tampak terjadi pada daerah benua Amerika dengan jumlah 30 satelit dalam satu waktu pengamatan. Sedangkan wilayah asia, termasuk Indonesia adalah wilayah dunia yang akan mendapatkan visibilitas satelit paling maksimum, yaitu rata-rata berjumlah 42 satelit dalam satu waktu pengamatan. Kombinasi dari semua sistem GNSS ini akan meningkatkan jumlah satelit yang terlihat jika dibandingkan dengan hanya menggunakan sistem GPS saja, yang hanya mempunyai nilai NVS maksimal sekitar 10 satelit dalam satu waktu pengamatan. Keuntungan yang didapat apabila semua sistem GNSS yang ada nantinya dikombinasikan dan telah stabil dalam penggunaannya, diprediksi memberikan nilai visibilitas paling maksimal di wilayah Asia.
Number of Visible Satellite (NVS)
30.06 43.99 -135 -90 -45 0 45 90 135 60 30 0 -30 -60 32.09 33.29 34.04 35.72 36.93 37.54 38.35 40.52 42.29
98
4.7.2
GDOPGambar 4.26 memberikan pemodelan distribusi nilai GDOP global dari sistem GNSS apabila dikombinasikan dalam penggunaannya. Pemodelan menggunakan parameter yang sama denga pemodelan visibilitas sebelumnya yaitu menggunakan satelit MEO dengan mask angle = 10°.
Gambar 4.26 Distribusi GDOP global GNSS (Tsai et al, 2009)
Pada gambar terlihat dengan mengkombinasikan semua sistem GNSS yang ada, akan didapatkan nilai GDOP paling maksimal adalah hanya sekitar 1.120, dimana masih termasuk kategori ideal dalam hal akurasinya. Sedangkan nilai GDOP terkecil dari kombinasi sistem-sistem GNSS dunia adalah sekitar 0.9472. Wilayah Asia, termasuk Indonesia, adalah wilayah dunia yang mendapatkan nilai GDOP paling baik, sejalan dengan banyaknya jumlah satelit yang dapat terdeteksi di wilayah itu.
Dari dua pemodelan diatas, maka dapat disimpulkan bahwa dengan mengkombinasikan sistem-sistem GNSS yang ada, diprediksikan akan meningkatkan kualitas penentuan posisi menggunakan metode sistem satelit navigasi di seluruh dunia. Hal ini terlihat dengan meningkatnya jumlah satelit minimal yang terdeteksi dan nilai GDOP yang diberikan jika dibandingkan dengan penggunaan sistem-sistem GNSS itu secara terpisah.
GDOP 1.120 -135 -90 -45 0 45 90 135 60 30 0 -30 -60 60 30 0 -30 -60 0.9472 0.9657 0.9842 1.003 1.021 1.040 1.058 1.077 1.095 1.113 1.120