GPS (Global Positioning System) adalah sistem satelit navigasi dan penentuan posisi yang dimiliki dan dikelola oleh Amerika Serikat. Sistem ini di desain untuk memberikan posisi dan kecepatan tiga dimensi serta informasi mengenai waktu. GPS terdiri dari 3 segmen yaitu segmen angkasa, control atau pengendali, dan pengguna. (Abidin Hasanudin Z, 2000). Satelit-satelit itu milik Departemen Pertahanan (Departemen of Defense) Amerika Serikat yang pertama kali diperkenalkan mulai tahun 1978 dan pada tahun 1994 sudah memakai 24 satelit.
Sejak tahun 1980, layanan GPS yang dulunya hanya untuk keperluan militer mulai terbuka untuk publik. Uniknya, walau satelit-satelit tersebut berharga ratusan juta dolar, namun setiap orang dapat menggunakannya dengan gratis. Satelit-satelit ini mengorbit pada ketinggian sekitar 12.000 mil daripermukaan bumi. Posisi ini sangat ideal karena satelit dapat menjangkau area coverage yang lebih luas. Satelit-satelit ini akan selalu berada pada posisi yang bisa menjangkau semua area di atas permukaan bumi sehingga dapat meminimalkan terjadinya blank spot (area yang tidak terjangkau oleh satelit). Setiap satelit mampu mengelilingi bumi hanya dalam waktu 12 jam. Sangat cepat, sehingga mereka selalu bisa menjangkau dimana pun posisi anda diatas permukaan bumi. GPS receiver sendiri berisi beberapa integrated circuit (IC) sehingga murah dan teknologinya mudah untuk di gunakan oleh semua orang. GPS dapat digunakan utnuk berbagai kepentingan, misalnya mobil, kapal,pesawat terbang, pertanian dan di integrasikan dengan komputer maupun laptop.(Andi : 2013).
Awalnya, GPS alias Global Positioning System adalah teknologi yang dikembangkan oleh militer yang dikembangkan dan digunakan dalam medan
17
UIN SYARIF HIDAYATULLAH JAKARTA
perang. Perangkat GPS menerima informasi dari setiap empat dari 32 satelit yang mengorbit bumi. Kemudian menghitung jarak dari satelit dan asal lokasinya oleh trilateration. Pada daerah terbuka (outdoor) akan lebih cepat mendapatkan sinyal dibanding di daerah perkotaan yang banyak gedung tinggi. Data waktu dari masing-masing satelit akan dikomputasi oleh GPS module di ponsel/PDA dan akhirnya akan dihasilkan informasi posisi berupa latitude & longtitude, lokasi dalam peta dan lain-lain.
Pada perngkat smartphone Android saat ini sudah di disematkan dengan chip A-GPS. A-GPS (Assisted GPS) merupakan jenis lain dari GPS yang mengandalkan sebuah server bantuan, selain dari satelit itu sendiri. Di sini server bantuan tersebut akan memberikan informasi tambahan kepada perangkat yang dapat membantu dalam perhitungan lokasi. Hal ini sangat berguna di lingkungan dimana chip GPS mungkin mengalami kesulitan dalam mendapatkan sinyal satelit. Server bantuan penyedia data informasi satelit yang dibutuhkan oleh A-GPS biasanya didukung oleh jaringan operator karena seringkali menara BTS memiliki unit penerima GPS dan secara terus menerus akan mendownload data informasi data satelit yang ada di angkasa dan kemudian memprosesnya. A-GPS sendiri dikembangakan untuk meningkatkan kinerja GPS. Data dari server bantuan bisa diberikan kepada pelanggan telepon seluler, bila diminta oleh perangkat A-GPS untuk mengidentifikasi lokasi pengguna berupa latitude & longtitude, lokasi dalam peta dan lain-lain. Dalam hal ini dibutuhkan 3 komponen dalam proses penentuan posisi: Satelite, Assistance Sever (GSM), Receiver A-GPS. Selain itu, A-GPS berbeda dari reguler GPS dengan menambahkan elemen lain ke dalam proses pencarian posisi, yaitu Server Bantuan (Assistance Server).
Sejak tahun 1980, layanan GPS yang dulunya hanya untuk keperluan militer mulai terbuka untuk publik. Uniknya, walau satelit-satelit tersebut berharga ratusan juta dolar, namun setiap orang dapat menggunakannya dengan gratis. Satelit-satelit ini mengorbit pada ketinggian sekitar 12.000 mil daripermukaan bumi. Posisi ini sangat ideal karena satelit dapat menjangkau
UIN SYARIF HIDAYATULLAH JAKARTA
area coverage yang lebih luas. Satelit-satelit ini akan selalu berada pada posisi yang bisa menjangkau semua area di atas permukaan bumi sehingga dapat meminimalkan terjadinya blank spot (area yang tidak terjangkau oleh satelit). Setiap satelit mampu mengelilingi bumi hanya dalam waktu 12 jam. Sangat cepat, sehingga mereka selalu bisa menjangkau dimana pun posisi anda diatas permukaan bumi. GPS receiver sendiri berisi beberapa integrated circuit (IC) sehingga murah dan teknologinya mudah untuk di gunakan oleh semua orang. GPS dapat digunakan utnuk berbagai kepentingan, misalnya mobil, kapal,pesawat terbang, pertanian dan di integrasikan dengan komputer maupun laptop.(Andi : 2013).
Pada perngkat smartphone Android saat ini sudah di disematkan dengan chip A-GPS. A-GPS (Assisted GPS) merupakan jenis lain dari GPS yang mengandalkan sebuah server bantuan, selain dari satelit itu sendiri. Di sini server bantuan tersebut akan memberikan informasi tambahan kepada perangkat yang dapat membantu dalam perhitungan lokasi. Hal ini sangat berguna di lingkungan dimana chip GPS mungkin mengalami kesulitan dalam mendapatkan sinyal satelit. Server bantuan penyedia data informasi satelit yang dibutuhkan oleh A-GPS biasanya didukung oleh jaringan operator karena seringkali menara BTS memiliki unit penerima GPS dan secara terus menerus akan mendownload data informasi data satelit yang ada di angkasa dan kemudian memprosesnya. A-GPS sendiri dikembangakan untuk meningkatkan kinerja GPS. Data dari server bantuan bisa diberikan kepada pelanggan telepon seluler, bila diminta oleh perangkat A-GPS untuk mengidentifikasi lokasi pengguna berupa latitude & longtitude, lokasi dalam peta dan lain-lain. Dalam hal ini dibutuhkan 3 komponen dalam proses penentuan posisi: Satelite, Assistance Sever (GSM), Receiver A-GPS. Selain itu, A-GPS berbeda dari reguler GPS dengan menambahkan elemen lain ke dalam proses pencarian posisi, yaitu Server Bantuan (Assistance Server).
19
UIN SYARIF HIDAYATULLAH JAKARTA
2.4.1 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 channel 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 akurasi waktu yang tinggi.
4. Untuk perhitungan jarak, kita harus tahu dengan pasti posisi satelit dan ketinggian pada orbitnya.
5. Terakhir harus memeriksa delay sinyal waktu perjalanan di atmosfer sampai diterima receiver.
Satelit GPS berputar mengelilingi bumi selama 12 jam di dalam orbit yang akurat dan mengirimkan sinyal informasi ke bumi. GPS receiver mengambil informasi itu dan dengan menggunakan perhitungan “triangulation” menghitung lokasi user dengan tepat. GPS receiver membandingkan waktu sinyal di kirim dengan waktu sinyal tersebut di terima. Dari informasi itu dapat diketahui berapa jarak satelit. Dengan perhitungan jarak GPS receiver dapat melakukan perhitungan dan menentukan posisi user dan menampilkan dalam peta elektronik. (Andi:2013).
Sebuah GPS receiver harus mengunci sinyal minimal tiga satelit untuk menghitung posisi 2D (latitude dan longitude) dan track pergerakan. Jika GPS receiver dapat menerima empat atau lebih satelit, maka dapat
UIN SYARIF HIDAYATULLAH JAKARTA
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, jarak tujuan, matahari terbit dan matahari terbenam dan sebagainya.
Satelit GPS sangat presisi dalam mengirim informasi waktu karena satelit tersebut memakai jam atom. Jam atom yang ada pada satelit berjalan dengan partikel atom yang di isolasi, sehingga dapat menghasilkan jam yang akurat dibandingkan dengan jam biasa. 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 presisi data yang diterima karena ketiga satelit mengirim pseudo-random code dan waktu yang sama. Ketinggian itu menimbulkan keuntungan dalam mendukung proses kerja GPS, karena semakin tinggi proses kerja GPS makan semakin bersih atmosfer, sehingga gangguan semakin sedikit dan orbit yang cocok dan perhitungan matematika yang cocok. Satelit harus tetap pada posisi yang tepat sehingga stasiun di bumi harus terus memonitor setiap pergerakan satelit, dengan bantuan radar yang presisi selain di cek tentang altitude, position dan kecepatannya. (Andi:2013).
Satelit GPS sangat presisi dalam mengirim informasi waktu karena satelit tersebut memakai jam atom. Jam atom yang ada pada satelit berjalan dengan partikel atom yang di isolasi, sehingga dapat menghasilkan jam yang akurat dibandingkan dengan jam biasa. 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 presisi data yang diterima karena ketiga satelit mengirim pseudo-random code dan waktu yang sama. Ketinggian itu menimbulkan keuntungan dalam mendukung proses kerja GPS, karena semakin tinggi proses kerja GPS makan semakin bersih atmosfer, sehingga gangguan semakin sedikit dan orbit yang cocok dan perhitungan matematika yang
21
UIN SYARIF HIDAYATULLAH JAKARTA
cocok. Satelit harus tetap pada posisi yang tepat sehingga stasiun di bumi harus terus memonitor setiap pergerakan satelit, dengan bantuan radar yang presisi selain di cek tentang altitude, position dan kecepatannya. (Andi:2013).
2.4.2 Kemampuan GPS
Beberapa kemampuan GPS antara lain dapat memberikan informasi tentang posisi, kecepatan, dan waktu secara cepat, akurat, murah, dimana saja di bumi ini tanpa tergantung cuaca (Abidin H. Z :1995). Hal yang perlu dicatat bahwa GPS adalah satu-satunya sistem navigasi ataupun sistem penentuan posisi dalam beberapa abad ini yang memiliki kemampuan handal seperti itu. Ketelitian dari GPS dapat mencapai beberapa mm untuk ketelitian posisinya, beberapa cm/s untuk ketelitian kecepatannya dan beberapa nanodetik untuk ketelitian waktunya. Ketelitian posisi yang diperoleh akan tergantung pada beberapa faktor yaitu metode penentuan posisi, geometri satelit, tingkat ketelitian data, dan metode pengolahan datanya.
2.4.3 Metode Penentuan Posisi Dengan GPS
Metoda penentuan posisi dengan GPS pertama-tama terbagi dua, yaitu metoda absolut, dan metoda diferensial. Masing-masing metoda kemudian dapat dilakukan dengan cara real time atau post-processing. Apabila obyek yang ditentukan posisinya diam maka metodenya disebut statik. Sebaliknya apabila obyek yang ditentukan posisinya bergerak, maka metodenya disebut kinematik. Selanjutnya lebih detail lagi kita akan menemukan metoda-metoda seperti SPP, DGPS, RTK, Survei GPS, Rapid statik, pseudo kinematik, dan stop and go, serta masih ada beberapa metode lainnya. (Abidin H. Z :1995).
UIN SYARIF HIDAYATULLAH JAKARTA
2.4.4 Ketelitian Posisi yang diperoleh dari Sistem GPS
Untuk aplikasi sipil, GPS memberikan nilai ketelitian posisi dalam spektrum yang cukup luas, mulai dari meter sampai dengan milimeter. Sebelum mei 2000 (SA on) ketelitian posisi GPS metode absolut dengan data psedorange mencapai 30 – 100 meter. Kemudian setelah SA off ketelitian membaik menjadi 3 – 6 meter. Sementara itu Teknik DGPS memberikan ketelitian 2 meter, dan teknik RTK memberikan ketelitian 1-5 sentimeter. Untuk posisi dengan ketelitian milimeter diberikan oleh teknik survai GPS dengan peralatan GPS tipe geodetik dual frekuensi dan strategi pengolahan data tertentu. (Abidin H. Z :1995).