MAKALAH
PERBANDINGAN SISTEM GNSS
Diajukan guna memenuhi tugas mata kuliah Pemodelan SIG yang diampu oleh:
Ir. Danis Suhari Singawilastra.,M.T
Dibuat Oleh :
SHELA SANTIKA 4122322130040
PROGRAM STUDI S1 TEKNIK GEODESI
FAKULTAS TEKNIK, PERENCANAAN, DAN ARSITEKTUR UNIVERSITAS WINAYA MUKTI
BANDUNG 2024
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Sistem Navigasi Satelit Global (Global Navigation Satellite System/GNSS) telah menjadi salah satu teknologi kunci dalam berbagai bidang, seperti navigasi, survei geodesi, pemetaan, transportasi, dan mitigasi bencana. Saat ini, beberapa sistem GNSS utama tersedia di dunia, termasuk GPS (Amerika Serikat), GLONASS (Rusia), Galileo (Uni Eropa), dan BeiDou (Tiongkok). Selain itu, terdapat sistem regional seperti QZSS (Jepang) dan NavIC (India) yang dirancang untuk memenuhi kebutuhan lokal.
Meskipun GNSS memiliki prinsip kerja yang serupa, setiap sistem memiliki karakteristik unik, seperti cakupan geografis, jumlah satelit, konfigurasi orbit, frekuensi sinyal, dan tingkat akurasi. Hal ini menyebabkan variasi dalam performa ketika digunakan di berbagai lingkungan, seperti daerah perkotaan, pedesaan, pegunungan, atau lautan.
Dalam konteks geodesi, akurasi pengukuran posisi menjadi faktor yang sangat penting.
Penggunaan GNSS multi-konstelasi sering dianggap dapat meningkatkan akurasi, keandalan, dan kecepatan penentuan posisi dibandingkan dengan sistem tunggal. Namun, perbedaan teknologi, kompatibilitas, dan kondisi lingkungan sering kali memengaruhi kinerja masing- masing sistem.
Studi perbandingan antara sistem GNSS diperlukan untuk:
1. Memahami keunggulan dan kelemahan masing-masing sistem dalam aplikasi tertentu.
2. Mengidentifikasi faktor-faktor yang memengaruhi performa GNSS, seperti gangguan atmosfer, multipath, atau kehilangan sinyal.
3. Menilai manfaat integrasi multi-konstelasi dalam meningkatkan akurasi dan efisiensi.
Dengan memahami perbedaan dan keunggulan sistem GNSS, pengguna dapat memilih teknologi yang paling sesuai untuk kebutuhan mereka, baik untuk navigasi sederhana hingga survei geodesi berpresisi tinggi. Selain itu, penelitian ini juga membantu dalam pengembangan penerima GNSS yang lebih canggih dan kompatibel dengan berbagai sistem.
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang diatas dapat ditarik rumusan masalah sebagai berikut:
1. Bagaimana tingkat keakuratan pengukuran posisi pada masing-masing sistem GNSS di lingkungan yang berbeda (misalnya, daerah urban, pegunungan, atau laut lepas)?
Bagaimana interaksi antara segmen ruang, segmen kontrol, dan segmen pengguna dalam memastikan akurasi dan keandalan data yang diterima?
1.3 Tujuan
Berdasarkan latar belakang dan rumusan masalah diatas maka dapat ditarik tujuan makalah sebagai berikut:
1. Mengetahui perbandingan akurasi dari GPS, GLONASS, BeiDou
BAB 2 PEMBAHASAN
1.1 GPS (Global Positioning System)
GPS (Global Positioning System) adalah sistem satelit navigasi dan penentuan posisi yang dimiliki dan dikelola oleh Amerika Serikat. Sistem ini didesain untuk memberikan posisi dan kecepatan tiga-dimensi serta informasi mengenai waktu, secara kontinyu di seluruh dunia tanpa bergantung waktu dan cuaca, kepada banyak orang secara simultan. Pada saat ini, system GPS sudah banyak digunakan orang di seluruh dunia. Di Indonesia pun, GPS sudah banyak diaplikasikan terutama yang terkait dengan aplikasi-aplikasi yang menuntut informasi tentang posisi.
Dibandingkan dengan sistem dan metode penentuan posisi lainnya, GPS mempunyai banyak kelebihan dan menawarkan lebih banyak keuntungan, baik dalam segi operasionalisasinya maupun kualitas posisi yang diberikan. Sebelum hal tersebut dijelaskan lebih lanjut, beberapa konsep dasar tentang posisi dan sistem koordinat serta metode-metode dalam penentuan posisi akan dijelaskan terlebih dahulu secara singkat.
1.1.1 Keunggulan Satelit Navigasi GPS
Dibandingkan dengan sistem dan metode penentuan posisi lainnya, GPS mempunyai banyak keuntungan, baik dalam segi operasionalnya maupun kualitas posisi yang diberikan.
Beberapa keunggulan GPS adalah sebagai berikut:
1. GPS dapat digunakan setiap saat tanpa bergantung waktu dan cuaca. GPS dapat digunakan baik pada siang maupun malam hari, dalam kondisi cuaca yang buruk seperti hujan ataupun kabut.
2. Satelit-satelit GPS mempunyai ketinggian orbit yang cukup tinggi, yaitu sekitar 20.000 km di atas permukaan bumi. dan jumlahnya relatif cukup banyak, yaitu 24 satelit. Ini menyebabkan GPS dapat meliput wilayah yang cukup luas sehingga akan dapat digunakan oleh banyak orang pada saat yang sama, serta pemakaiannya menjadi tidak bergantung pada batas-batas politik dan batas alam.
3. Penentuan posisi dengan GPS tidak memerlukan adanya saling keterlihatan antara satu titik dengan titik lainnya seperti yang umumnya dituntut oleh metode metode pengukuran terestris.
4. GPS dapat memberikan ketelitian posisi yang spektrumnya cukup luas. Dariyang sangat detail (orde milimeter) sampai yang tidak begitu detail (orde puluhan meter).
5. Pemakaian sistem GPS tidak dikenakan biaya. Selama pengguna memiliki alat penerima (receiver) sinyal GPS, pengguna dapat menggunakan sistem GPS untuk berbagai aplikasi tanpa dikenakan biaya oleh pihak yang memiliki satelit.
6. Pengoperasian alat penerima GPS untuk penentuan posisi suatu titik relatif mudah dan tidak mengeluarkan banyak tenaga.
7. Saat ini banyak instansi di Indonesia yang menggunakan GPS dan juga semakin banyak bidang aplikasi yang potensial di Indonesia yang dapatditangani dengan menggunakan GPS.
8. GPS dapat memberikan ketelitian posisi yang spektrumnya cukup luas. Dari yang sangat detil (orde milimiter) sampai yang biasa-biasa saja (orde puluhan meter).
Luasnya spektrum ketelitian yang bisa diberikan ini memungkinkan penggunaan GPS secara efektif dan efisien sesuai dengan ketelitian yang diminta serta dana yang tersedia.
Disamping itu, dengan spektrum ketelitian yang begitu luas GPS juga akan bermanfaat untuk banyak bidang aplikasi.
1.1.2 Aplikasi GPS dan Manfaatnya
GPS telah banyak diaplikasikan untuk keperluan-keperluan dan proyek-proyek yang khususnya memerlukan informasi mengenai posisi. Di Indonesia GPS telah digunakan untuk menentukan koordinasi titik-titik kontrol yang membangun kerangka dasar nasional untuk survai dan pemetaan.
1. GPS dan Geodesi
GPS terutama digunakan untuk pengadaan jaring kerangka dasar titik-titik kontrol, baik untuk skala nasional, regional, maupun global. Berdasarkan pengamatan secara teliti titik-titik dalam suatu jaring dari waktu ke waktu, GPS telah banyak digunakan untuk mempelajari dinamika bumi (geodinamika) seperti yang berkaitan dengan pergerakan sesor-sesor maupun lempeng-lempeng benua yang selanjutnya digunakan untuk memprediksi terjadinya gempa bumi ataupun letusan gunung.
2. GPS dan Pemetaan Laut
GPS telah digunakan untuk keperluan survai hidro-oseanografi, survai seismik, penentuan posisi bui-bui dan peralatan bantu navigasi serta titik-titik pengeboran minyak lepas lantai, ataupun untuk mempelajari karakteristik arus, gelombang ataupun pasang surut di lepas pantai. Di Indonesia penggunaan GPS dalam survai hidro- oseanografi terutama terkait dengan
- Penentuan posisi titik-titik kontrol di pantai.
- Navigasi kapal survai
- Penentuan posisi titik-titik perum (sounding)
- Penentuan posisi sensor-sensor hidrografi dan oseanografi
- Penentuan posisi struktur atau obyek di laut seperti wahana pengeboran (rig) 3. Pemetaan Darat
Dalam survai dan pemetaan darat, GPS di aplikasikan untuk pengadaan titik-titik kontrol (orde dua atau lebih rendah) untuk keperluan pemetaan (termasuk pemotretan udara), survai rekayasa ataupun survai pertambangan maupun untuk perekonstruksian titik-titik.
Disamping itu GPS akan punya peran dalam penentuan asimut dan beda tinggi antara dua titik.
Secara umum jenis-jenis aplikasi GPS dalam bidang pemetaan darat diilustrasikan pada gambar 1 dibawah ini. Dalam pengadaan titik-titik kontrol untuk keperluan pemetaan dan survai rekayasa (seperti survai jalan raya dan survai konstruksi), GPS dapat dan telah digunakan untuk menggantikan metode konventional poligon.
Dalam hal ini metode penentuan posisi dengan GPS yang dapat digunakan secara optimal dan efisien adalah metode-metode survai GPS statik, statik singkat, stop-and-go, ataupun pseudo-kinematik. Dengan adanya sistem-sistem integrasi GPS/LPS dan GPS/Total Stasion, peran dan kontribusi GPS dalam pengadaan titik kontrol dan pengukuran detail akan semakin besar.
4. GPS dan Fotogrametri serta Penginderaan Jauh
GPS telah digunakan untuk survai dan pemetaan udara, terutama untuk:
- Navigasi pesawat selama pemotretan.
- Penentuan posisi kamera pada saat pemotretan diudara - Penentuan posisi titik kontrol di daerah pemotretan 1.2 GLONASS
GLONASS berasal dari Bahasa Rusia yaitu “Globalnaya Navigation Sputniko Vaya Sistema” yang berarti Sistem Satelit Navigasi Global. GLONASS bertujuan memberikan layanan navigasi global yang akurat kepada pengguna di seluruh dunia. Sistem ini digunakan untuk menentukan posisi, kecepatan, waktu, dan informasi navigasi lainnya.
Pada bulan Maret 1995, pemerintah Federasi Rusia mengeluarkan Dektrik No.237 berujudul “Tentang pelaksanaan pekerjaan dalam penggunaan sistem satelit navigasi global GLONASS demi kepentingan penggunaan sipil”. Sistem satelit GLONASS mulai beroperasi secara penuh pada tahun 1995 untuk melayani pengguna sipil dan militer.
Gambar 2. Ilustrasi Satelit GLONASS dari Rusia.
GLONASS sering kali beroperasi secara bersamaan dengan sistem GPS untuk memastikan ketersediaan sinyal yang stabil dan akurat di seluruh dunia. Hal ini juga membantu dalam meminimalkan ketidakpastian posisi.
Pengaplikasian Sistem Satelit GLONASS banyak digunakan dalam berbagai aplikasi, termasuk navigasi dan pemantauan di sektor transportasi, militer, sains, dan komersial.
Aplikasi-aplikasi ini digunakan dalam kendaraan, pesawat terbang, kapal, dan banyak perangkat konsumen seperti ponsel pintar.
1.3 BeiDou
BeiDou adalah sistem navigasi satelit milik China. Sistem ini terdiri dua konstel satelit yang terpisah yang merupakan sebuah sistem uji terbatas yang telah beroperasi sejak tahun 2000, dan sistem navigasi global skala penuh yang saat ini sedang dibangun.
Sistem BeiDou pertama yang secara resmi disebut Sistem Eksplorasi Navigasi BeiDou Satellite dan juga dikenal sebagai BeiDou-1, terdiri atas tiga satelit yang menawarkan cakupan terbatas dan aplikasi. BeiDou-1 menawarkan layanan navigasi, terutama untuk pelanggan di China dan negara-negara tetangga.
Gambar 3. Ilustrasi Satelite BeiDou dari China.
Generasi kedua dari sistem ini adalah BeiDou Navigation Satellite System (BDS) dan juga dikenal sebagai COMPASS atau BeiDou 2. BeiDou-2 menjadi sistem navigasi satelit global yang terdiri dari 35 satelit, dan dibangun mulai Januari 2015.
Satelit ini mulai beroperasi di China pada bulan Desember 2011, dengan 10 satelit digunakan, dan mulai menawarkan layanan kepada pelanggan di kawasan Asia Pasifik pada bulan Desember 2012. Maskapai ini direncanakan untuk mulai melayani pelanggan global pada
saat selesai pada tahun 2020. Pada tahun 2015, China memulai pembangunan sistem BeiDou generasi ketiga (BDS-3) di konstelasi cakupan global. Satelit BDS-3 pertama diluncurkan 30 Maret 2015.
Pada bulan Februari 2016, lima satelit validasi BDS-3 in-orbit telah diluncurkan.
BeiDou digunakan dalam berbagai aplikasi, termasuk navigasi kendaraan, penerbangan, pelayaran, pemantauan cuaca, pemantauan lingkungan, sains, dan komersial.
1.4 Persamaan dari GPS, GLONASS, BeiDou
1. Tujuan utama dari sistem-sistem ini adalah untuk menyediakan layanan navigasi dan lokasi kepada pengguna menggunakan sinyal satelit.
2. Penggunaan sistem tersebut digunakan dalam berbagai aplikasi seperti navigasi udara, navigasi laut, transportasi darat, pemetaan, pertanian, penelitian ilmiah, dan aplikasi militer.
3. Pengukuran Kecepatan Sistem Satelit GPS, GLONASS, dan BeiDou dapat digunakan untuk mengukur kecepatan dan pergerakan benda bergerak, seperti kendaraan, kapal, atau pesawat.
1.5 Perbedaan dari GPS, GLONASS, BeiDou 1. GPS
a. Pengembangan: oleh Amerika Serikat.
b. Jumlah Konstelasi: Memiliki Konstelasi dengan lebih dari 30 Satelit Aktif.
c. Frekuensi: L1 (1575.42 MHz) dan L2 (1227.60 MHz) untuk sinyal navigasi.
d. Tujuan: Dirancang untuk jangkauan global sejak awal.
2. GLONASS
a. Pengembangan: oleh Rusia.
b. Jumlah Konstelasi: Memiliki Konstelasi dengan lebih dari 20 Satelit Aktif.
c. Frekuensi: L1 (1602.0 MHz) dan L2 (1246.0 MHz) untuk sinyal navigasi
d. Tujuan: Pada Awalnya dirancang untuk melayani wilayah Rusia saja, namun sekarang telah diperluas menjadi global.
3. BeiDou
a. Pengembangan: oleh China.
b. Jumlah Konstelasi: Memiliki Konstelasi dengan lebih dari 30 Satelit Aktif.
c. Frekuensi: B1 (1561.098 MHz) dan L2 (1207.14 MHz) untuk sinyal navigasi.
d. Tujuan: Dirancang untuk jangkauan global sejak awal.
BAB 3 PENUTUP
Berdasarkan analisis yang dilakukan dalam Bab 3, perbandingan antara sistem navigasi GPS, GLONASS, dan BeiDou menunjukkan keunggulan dan kelemahan masing- masing sistem dalam berbagai aspek teknis.
1. Presisi dan Akurasi
o GPS memiliki tingkat presisi yang lebih baik di wilayah global karena jangkauan satelit yang stabil dan infrastruktur yang matang.
o GLONASS menunjukkan performa yang kompetitif, terutama di wilayah lintang tinggi, karena desain orbit satelitnya yang unik.
o BeiDou unggul di kawasan Asia-Pasifik dengan akurasi yang sangat baik berkat dukungan stasiun referensi regional.
2. Cakupan Global
o GPS dan GLONASS memiliki cakupan global yang sudah mapan, sedangkan BeiDou terus memperluas cakupan globalnya seiring dengan peningkatan jumlah satelit generasi ketiga (BDS-3).
3. Kecepatan dan Ketahanan Sinyal
o GPS tetap menjadi standar internasional dengan sinyal yang andal.
o GLONASS kadang mengalami gangguan dalam kondisi interferensi ionosfer tinggi.
o BeiDou menawarkan keunggulan tambahan dengan sistem komunikasi dua arah, yang tidak dimiliki GPS maupun GLONASS.
4. Kompatibilitas dan Interoperabilitas
o Kombinasi penggunaan multi-GNSS (misalnya GPS+GLONASS+BeiDou) memberikan hasil yang lebih baik dibandingkan dengan penggunaan satu sistem GNSS tunggal, terutama untuk aplikasi yang membutuhkan presisi tinggi seperti survei dan pemetaan.
DAFTAR PUSTAKA
Liu, J., Wang, W., & Zhang, Y. (2020). A comparative study of GPS, GLONASS, and BeiDou:
Performance analysis in urban environments. Journal of Navigation, 73(4), 625-638.
Teunissen, P. J. G., & Montenbruck, O. (2017). Springer Handbook of Global Navigation Satellite Systems. Springer.
Yang, Y., Gao, W., Li, Z., & Xu, X. (2019). The development and performance analysis of BeiDou Navigation Satellite System. GPS Solutions.
J. Liu, W. Wang, and Y. Zhang, "A comparative study of GPS, GLONASS, and BeiDou:
Performance analysis in urban environments," Journal of Navigation, vol. 73, no. 4, pp. 625–
638, 2020.
