GPS: Pengertian, Sejarah, Manfaat, Cara Kerja, Komponen, dan Jenis

Sejauh apapun jalan yang ditempuh, tujuan akhir pasti selalu rumah. Tapi jikalau ternyata jalan yang dilalui untuk kembali menuju rumah salah bagaimana? Untuk itu pada kesempatan ini kita akan membahas teknologi navigasi yang sangat canggih, GPS.

Artikel ini akan membahas secara lengkap dan mendalam mengenai teknologi sistem pemosisi global yang saat ini sudah banyak digunakan karena tertanam di berbagai gadget populer.

Pengertian GPS, fungsi, cara kerja, dan komponen
Pengertian GPS, fungsi, cara kerja, dan komponen

1. Pengertian GPS

Global Positioning System atau dalam bahasa Indonesia diartikan sebagai sistem pemosisi global merupakan teknologi yang erat kaitannya dengan kehidupan manusia dan umum dikenal dengan istilah GPS.

GPS adalah teknologi yang menggunakan sinyal dari satelit yang bisa membantu dan mempermudah manusia dalam kegiatan sehari-hari, seperti untuk mengetahui posisi dengan cepat, menentukan rute perjalanan, mengetahui ketinggian suatu tempat, bahkan untuk melihat situasi lalu lintas terkini.

Sederhananya GPS itu sistem pelacak posisi.

Dikatakan sistem pelacak posisi karena dengan alat ini kita dapat mengetahui koordinat di mana kita berada atau koordinat lokasi yang ingin kita ketahui dengan bantuan dari satelit navigasi.

Alat ini dapat digunakan kapanpun dan di manapun di seluruh penjuru permukaan bumi dalam 24 jam per hari.

Definisi lain menurut sumber dari buku yang berjudul Location Based Service, GPS yaitu teknologi dengan sistem navigasi menggunakan satelit yang diciptakan untuk membantu dalam mengetahui atau mendapatkan informasi dan posisi secara cepat di seluruh tempat di penjuru bumi kapanpun itu dengan kondisi apapun.

Dengan adanya alat ini pengguna dipastikan dapat mengetahui atau melacak posisi banyak hal seperti kendaraan, pasukan/lawan, mobil, dan sebagainya pada keadaan yang sesungguhnya (real time).

2. Sejarah Perkembangan

2.1 Uni Soviet dan GPS Pertama

Sejarah perkembangan sistem pemosisi global atau teknologi dengan sistem navigasi menggunakan satelit di Amerika Serikat bermula ketika terinspirasi oleh negara Uni Soviet.

Pada tahun 1957 negara Uni Soviet menerbitkan atau meluncurkan satelit, satelit tersebut merupakan satelit mereka yang pertama dengan nama Sputnik.

Kemudian negara Amerika Serikat langsung mengembangkan Global Positioning System pada tahun 1960.

Pada tahun itu, departemen pertahanan AS merasa perlu memiliki teknologi dengan sistem navigasi yang akurat, dapat berfungsi secara global, dan tersedia setiap saat.

Maka terbentuklah teknologi Global Positioning System yang dibentuk, diciptakan, digunakan, dibiayai, dan dikelola oleh Departemen Pertahanan AS sebagai sistem navigasi kemiliteran AS.

Berbagai macam teknologi telah diuji coba, hingga di akhir tahun 1973 akhirnya Departemen Pertahanan AS memberikan izin atau persetujuan untuk melaksanakan uji coba satelit yang bernama satelit Navstar.

2.2 Satelit Navstar

Ilustrasi satelit GPS
Ilustrasi satelit GPS

Satelit Navstar merupakan satelit generasi pertama dari satelit GPS.

Satelit Navstar atau Navigation System with Timing and Ranging merupakan sistem yang diciptakan untuk menentukan posisi yang dibantu dengan satelit dan merupakan langkah awal perubahan dalam bidang pengukuran posisi dan navigasi.

Sistem ini merupakan gabungan dari program US yang bernama Navy TIMATION dengan Air Force 621B.

Sistem ini di bawah tanggung jawab Joint Program Office (JPO).

Pada tahun 1978, Satelit Navstar pertama diluncurkan oleh Rockwell International.

Namun akibat perusahaan ini tidak dapat bertahan akhirnya diakuisisi oleh BOEING.

Selanjutnya proyek Navstar pun dilakukan oleh Lockheed Martin Corporation (IIR atau IIR-M) dan BOEING (IIF).

2.3 Penggunaan untuk Sipil

Pada mulanya teknologi ini hanya digunakan untuk kebutuhan militer, tetapi setelah disetujui oleh dewan kongres Amerika Serikat maka teknologi ini diizinkan dan terbuka untuk umum.

Tahun 1983 Ronald Reagan yang saat itu menjabat sebagai presiden AS memberikan informasi bahwa sistem GPS jika sudah selesai dibuat dapat dipakai oleh rakyat sipil.

Hal tersebut dilatarbelakangi oleh kejadian penerbangan Korean Airlines (KAL) 007 rute New York – Seoul (pesawat jenis Boeing 747) yang ditembak jatuh oleh militer Soviet.

Pesawat tersebut ditembak jatuh oleh pesawat tempur Uni Soviet karena KAL 007 telah memasuki wilayah terlarang di Uni Soviet.

Dikabarkan kejadian ini akibat kesalahan navigasi sang pilot, namun pihak Soviet mengklaim hal tersebut merupakan rencana AS untuk menguji kesiapan militer negaranya.

Akibat kejadian ini sebanyak 269 orang meninggal seketika, termasuk di dalam pesawat itu adalah salah satu dewan kongres AS.

Hal ini pula yang memicu perang dingin antara kedua negara memanas kembali.

Agar kejadian tersebut (kesalahan navigasi) tidak terulang maka teknologi sistem pemosisi global kemudian direkomendasikan agar dapat digunakan oleh masyarakat sipil, termasuk dalam dunia kedirgantaraan.

2.4 Pengoperasian NAVSTAR untuk Pertama Kali

Pada tahun 1985 sepuluh satelit percobaan Block-I Global Positioning System diluncurkan dengan tujuan untuk menguji konsep tersebut dan pada tanggal 14 bulan Februari tahun 1989 satelit modern Block-II pertama diluncurkan.

Tahun 1992 Space Wing kedua dinonaktifkan dan diganti dengan Space Wing ke-50.

Tahun 1993 di bulan Desember pertama kalinya sistem pemosisi global dapat dijalankan atau beroperasi.

Di tanggal 17 Januari 1994 pun sebanyak 24 satelit telah mengorbit dengan komplit.

April 1995 dideklarasikan NAVSTAR menjadi satelit yang memiliki kemampuan untuk beroperasi secara penuh.

2.5 Perkembangan Selanjutnya

Sadar bahwa teknologi ini penting dan sangat membantu bagi rakyat sipil, Bill Clinton yang saat itu menjabat sebagai presiden AS pada tahun 1996 mengeluarkan kebijakan secara langsung menyatakan bahwa GPS sebagai penggunaan sistem berganda dan mendirikan dewan eksekutif Global Positioning System antar lembaga untuk mengatur dan mengelola penggunaan GPS sebagai suatu aset negara.

Di tahun 1998 Al Gore yang menjabat sebagai Wakil Presiden AS melansir rencana untuk meng-upgrade GPS dengan dua sinyal sipil.

Hal ini bertujuan agar penggunaan sistem pemosisi global lebih akurat terlebih pada waktu itu penggunaannya yang semakin tinggi, kemudian ini sangat penting terutama untuk faktor keselamatan pada penerbangan.

Pada tanggal 2 Mei 2000 ketersediaan selektif diberhentikan atau tidak dilanjutkan sebagai hasil dari Peraturan Pemerintah AS tahun 1996 dan memungkinkan pengguna untuk menerima sinyal tidak bertingkat secara global.

2.6 Perkembangan Global

Perkembangan sistem pemosisi global terus berlanjut di mana pada tahun 2004 pemerintah AS melakukan perjanjian hitam di atas putih dengan komunitas Eropa.

Isi dari perjanjian kerja sama itu terkait dengan kerja sama di bidang GPS dan rencana sistem Galileo Eropa.

Pada tahun yang sama juga presiden AS, George W. Bush memperbarui kebijakan nasional untuk mengganti lembaga eksekutif GPS dengan National Space-Based Positioning, Navigation, and Timing Executive Committee.

2.7 GPS pada Ponsel Cerdas dan Perkembangan Lebih Lanjut

Bulan November 2004, QUALCOMM merilis pernyataan bahwa uji aplikasi menggunakan bantuan sistem GPS pada telepon genggam berhasil.

Di tahun 2005, satlelit GPS pertama yang sudah dimodernisasi diluncurkan dan meneruskan sinyal sipil kedua (L2C) agar manfaat bagi pengguna sipil semakin meningkatkan.

Rencana Evolusi Arsitektur yang baru di bidang ini kemudian dirilis pada tanggal 14 September 2007 dan secara sah mengganti peraturan Sistem Pengendalian Segmen Pusat.

3. Manfaat

Sistem pemosisi global memiliki banyak manfaat di berbagai bidang pekerjaan maupun dalam kehidupan sehari-hari.

Berikut ini penjelasannya!

3.1 Bidang Militer

Dalam bidang militer sistem pemosisi global dipakai untuk keperluan perang seperti ke arah mana bom harus dilemparkan atau mengetahui keberadaan posisi pasukan.

Teknologi ini memungkinkan serangan dari jarak jauh.

Misalnya untuk menembakan rudal atau senjata nuklir yang dikendalikan dari jarak beribu-ribu kilometer.

Sebagai contoh, negara adidaya Amerika Serikat dapat menembakan rudal ke negara-negara Timur Tengah secara presisi.

Teknologi ini pun dapat dipakai oleh kapal perang yang sedang melakukan kegiatan di lautan bebas untuk bernavigasi.

3.2 Navigasi Sederhana

Dalam kehidupan sehari-hari sistem pemosisi global memiliki banyak manfaat, contohnya untuk penggunaan kompas.

Kompas memiliki kegunaan untuk menentukan arah mata angin.

Biasanya kompas digunakan ketika sedang berkegiatan di alam terbuka seperti gunung, hutan, atau tempat yang memang sangat minim bahkan sama sekali tidak ada sinyal seluler.

3.3 Transportasi

Sistem pemosisi global di bidang transportasi
Sistem pemosisi global di bidang transportasi

Sistem pemosisi global saat ini telah merevolusi teknologi di bidang transportasi.

Bahkan saat ini istilah malu bertanya sesat di jalan mungkin sudah tidak relevan lagi karena dengan hanya membuka peta digital pada ponsel pintar kita dapat memilih rute yang paling optimal untuk menuju ke tempat tujuan.

Transportasi online seperti Grab atau Gojek sudah tentu menggunakan teknologi ini.

Bahkan perusahaan transportasi online tersebut sudah memadukan teknologi GPS dengan big data sehingga tercipta database informasi yang sangat kaya.

Selain itu Google Maps, aplikasi dengan teknologi sistem pemosisi global yang tertanam hampir di setiap ponsel cerdas menjadi salah satu aplikasi yang banyak digunakan umat manusia.

Dengan aplikasi ini kita dapat mengukur jarak, menentukan rute tercepat, melihat kondisi lalu lintas, mencari lokasi, dan hal menakjubkan lainnya.

Selain transportasi darat, GPS juga sangat dibutuhkan dalam sistem transportasi laut dan udara.

Jangan salah, setiap kapal laut ternyata memiliki jalurnya sendiri, begitu pun jalur udara.

Namun berbeda dengan jalan yang ada di darat, jalur transportasi yang ada di laut atau di udara hanya ditunjukkan dengan garis maya yang tertanam pada Sistem Informasi Geografis (SIG).

Pembuatan jalur transportasi laut dan udara ini sangat penting agar tidak terjadi kecelakaan antar moda transportasi.

Hal yang sangat penting lainnya dari manfaat sistem pemosisi global dalam dunia transportasi adalah teknologinya dapat menentukan kecepatan suatu benda sehingga dapat memperkirakan waktu tempuh perjalanan moda transportasi.

3.4 Sistem Informasi Geografis

Pada Sistem Informasi Geografis, GPS juga digunakan pada saat pembuatan peta, pengukuran jarak perbatasan, ataupun sebagai acuan di dalam pengukuran.

Sistem pemosisi global yang memiliki ketelitian tinggi bahkan bisa digunakan sebagai alat bantu dalam penelitian, seperti untuk mengetahui posisi sebaran sumberdaya alam, penentuan lokasi hotspot kebakaran hutan, pemantau gempa bumi, atau untuk pengukuran luas lahan.

Dalam GIS biasanya GPS digunakan sebagai alat untuk membentuk informasi yang lebih lengkap.

 

Tertarik untuk mempelajari SIG? Simak artikel Kupas Tuntas Teknologi Sistem Informasi Geografis.

 

4. Cara Kerja dan Komponen

4.1 Cara Kerja

Bagaimana cara kerja sistem pemosisi global?

Cara kerja teknologi ini sangat berhubungan erat dengan satelit.

Seperti yang kita ketahui, satelit buatan yang sudah lama diciptakan oleh manusia ditempatkan di suatu jalur atau lintasan di angkasa untuk fungsi tertentu.

Salah satunya berfungsi dalam penentuan posisi pengguna GPS yang memiliki prinsip menangkap sinyal yang berasal dari satelit di jalur atau lintasan tersebut.

Sistem satelit menyediakan posisi geospasial secara mandiri dengan jangkauan universal yang digunakan khusus untuk navigasi di laut, darat, dan udara yang dinamai dengan satelit GPS.

Cara kerja sistem pemosisi global memakai prinsip perhitungan triangulasi dari satelit.

Triangulasi bekerja dengan melibatkan pengukuran minimal dengan 3 satelit untuk menentukan waktu perjalanan (travel time) cepat rambat sinyal dari stasiun pemancar ke stasiun penerima.

Pengukuran ini harus dilakukan secara cermat dan tepat (presisi), serta posisi relatif satelit pada orbit pun harus diketahui agar dapat menentukan jarak antar satelit dan perangkat GPS.

Konsep triangulasi ini sama halnya seperti perhitungan pada segitiga, di mana membutuhkan data sudut yang terbentuk serta jarak antara satelit dan perangkat GPS.

Agar perhitungan ini lebih presisi kemudian ditambahkan bagian kontrol yang ada di permukaan bumi.

Dalam menentukan koordinat sebuah GPS memerlukan minimal 3 satelit dan untuk menentukan ketinggian suatu tempat minimal menggunakan 4 satelit.

Semakin banyak satelit yang terkoneksi dengan GPS receiver maka semakin akurat dalam pengukurannya.

4.2 Segmen Sistem

Terdapat 3 bagian dari sistem ini yaitu Space Segment (bagian angkasa), Ground Segment (bagian kontrol atau permukaan bumi), dan User Segment (pengguna).

A. Space Segment

Space segment merupakan bagian angkasa yang berperan sebagai satelit aktif.

Saat ini jumlah satelit yang tersebar ada 28 satelit pada 6 orbital planes dengan sudut inklinasi 55 derajat yang memiliki periode orbital 12 jam dan memiliki kecepatan Satelit 4 k/sec bagian inilah yang mengirimkan sinyal ke penerima (GPS).

B. Ground Segment

Ilustrasi ground segment GPS
Ilustrasi ground segment GPS

Lalu dari permukaan bumi terdapat ground segment atau biasa disebut juga control segmnet.

Segmen ini merupakan bagian kontrol yang bekerja dari bumi dan beperan untuk menentukan posisi dari satelit dan memprediksi garis edar, memonitor orbit satelit, serta menerima dan mentransformasikannya.

Ground segment terdiri atas stasiun utama (stasiun bumi) dan stasiun monitor.

Stasiun utama atau biasa disebut MGS (Master Ground Station) terletak di Colorado Springs, Colorado, Amerika Serikat.

Stasiun monitor atau MS (monitor station) dalam sistem GPS dibantu oleh Ground Antennas Stations (GAS).

Keseluruhan ground segment ini sangat berperan untuk meningkatkan akurasi pada sistem pemosisi global.

C. User Segment

Setelah proses pengiriman oleh sender dan penerimaan oleh receiver kemudian user segment atau bagian pengguna yaitu kita semua yang memakai GPS dapat mengetahui informasi mengenai koordinat suatu tempat.

4.3 Komponen GPS

GPS dan sistem GPS merupakan hal yang berbeda.

Sistem GPS merupakan keseluruhan hal yang berkaitan dengan penggunaan teknologi sistem pemosisi global, sedangkan GPS biasanya mengacu pada alat yang digunakan oleh user segment.

Komponen yang akan dibahas kali ini adalah komponen GPS sebagai alat yang digunakan oleh user segment.

Alat ini agar bisa beroperasi setidaknya membutuhkan komponen utama berikut ini:

  1. Antenna; untuk mendapatkan sinyal minimal dari 3 satelit untuk dapat beroperasi.
  2. Power supply; untuk memasok daya pada rangkaian elektronik GPS.
  3. Konektor; untuk menghubungkan berbagai komponen GPS.
  4. Kontroler; untuk menyimpan data koordinat dan melakukan perintah pada GPS.

5. Jenis-jenis GPS

GPS memiliki berbagai jenis, berikut penjelasannya.

5.1 Berdasarkan Kesiapan Penggunaan

Berdasarkan siap atau tidaknya GPS digunakan oleh user dibedakan menjadi GPS Branded dan GPS OEM.

A. GPS Branded

Jenis ini merupakan GPS yang sudah siap digunakan karena komponennya telah dirangkai dan dibuat oleh pihak pembuat produk.

B. GPS OEM

Jenis ini merupakan GPS yang masih harus dirangkai lagi.

Biasanya jenis ini digunakan oleh ahli elektronika yang membutuhkan teknologi sistem pemosisi global dalam pembuatan produknya.

5.2 Berdasarkan Fungsinya

Berdasarkan fungsinya GPS dibedakan menjadi tiga jenis, yaitu GPS navigasi, GPS GIS (pemetaan), dan GPS kontrol geodetik.

A. GPS Navigasi (Hanheld)

GPS navigasi merupakan GPS yang biasa kita gunakan sehari-hari.

Tipe jenis ini biasanya sudah tertanam di ponsel cerdas yang biasa kita pakai.

Namun jenis ini memiliki keakuratan yang kurang presisi sehingga biasanya terjadi kesalahan pengukuran posisi bahkan bisa lebih dari 20 meter.

B. GPS GIS (Pemetaan)

Jenis ini biasa digunakan untuk keperluan pemetaan suatu wilayah.

Jenis ini cenderung memiliki akurasi yang lebih baik daripada jenis sebelumnya.

C. GPS Geodetik

Tipe ini merupakan jenis yang paling teliti bahkan tingkat kesalahannya dalam hitungan beberapa cm saja.

Karena akurasinya yang sangat tinggi, GPS ini tidak bisa digunakan oleh sembarang orang.

Terlebih lagi penggunaan GPS tipe ini berbeda dengan dua jenis sebelumnya.

Teknologi yang digunakan pada jenis GPS ini adalah metode Real Time Kinematik (RTK) sehingga koordinat bisa langsung dihasilkan tanpa harus melakukan pemrosesan database terlebih dahulu.

6. Berbagai Merek GPS

GPS Garmin
GPS Garmin

Banyak sekali merek GPS yang bisa kita beli di pasaran.

Salah satu merek yang paling sering ditemui adalah garmin.

Garmin merupakan perusahaan yang membuat perangkat navigasi di banyak sekali bidang yang berbeda, seperti dari yang paling kecil yaitu aplikasi nirkabel, kebugaran, rekreasi outdoor, bahkan hingga digunakan oleh bidang kelautan dan penerbangan.

Garmin menjadi merek yang unggul dibandingkan dengan merek yang lain.

Selain Garmin terdapat brand dari negara sakura, Jepang yang bernama Clarion.

Clarion merupakan perusahaan yang mengeluarkan aplikasi yang didominasi oleh sistem navigasi dengan kebutuhan yang berbeda-beda sesuai dengan kebutuhan konsumennya.

Selain itu merek GPS yang bisa ditemui adalah Vakind, Eincar, Pyle, dan Henhaoro.

7. Keakuratan dan Sumber Kesalahan Sinyal GPS

7.1 Keakuratan GPS

Saat ini, tingkat keakuratan sistem pemosisi global sudah sangat tinggi dengan segala perkembangannya.

Pada smartphone, tingkat keakuratan GPS saat ini sudah mencapai tingkat keakuratan hingga radius 4,9 meter jika berada di bawah langit terbuka.

Akan tetapi keakuratan tersebut dapat berkurang juga apabila GPS berada di dekat bangunan, jembatan, ataupun pepohonan.

Pada kasus tertentu, tingkat keakuratan GPS dapat ditingkatkan dengan menggunakan penerima frekuensi ganda dan atau menggunakan sistem augmentasi.

Berbicara tentang keakuratan pengukuran, GPS geodetik memiliki keakuratan yang paling baik.

Namun kembali lagi pada tujuan penggunaannya, apabila GPS hanya digunakan untuk memandu perjalanan saat berkendara tentu tidak membutuhkan GPS yang memiliki ketelitian atau keakuratan yang tinggi bukan?

7.2 Sumber Kesalahan GPS

Terdapat beberapa faktor yang dapat menyebabkan ketelitian pengukuran koordinat berkurang, di antaranya:

A. Kesalahan Orbital

Kesalahan orbital yaitu ketidakakuratan lokasi yang dilaporkan oleh satelit penerima GPS, dikenal juga sebagai kesalahan efemis.

B. Jumlah Satelit yang Terlihat

Pada keadaan biasa untuk mementukan posisi, jumlah satelit yang dibutuhkan minimal 3 satelit.

Apabila terdapat halangan pancaran sinyal, contohnya bangunan, bukit, dan segala bentuk intervensi lainnya dapat mengurangi tingkat keakuratan GPS.

C. Geometri Satelit

Geometri satelit mengarah pada posisi relatif suatu satelit pada satu waktu tertentu.

Hal ini mengacu pada posisi satelit dari GPS itu sendiri, satelit menghasilkan hasil pengukuran yang kurang akurat apabila ditempatkan dalam satu kelompok yang besar (satelit bergerombol) maka dari itu diperlukan penempatan satelit pada sudut yang relatif lebar.

D. Ketersediaan Selektif

GPS pada mulanya dirancang dan dibuat oleh Amerika Serikat.

Ketersediaan selektif mengacu pada pembatasan penerimaan kualitas sinyal oleh Amerika Serikat yang mana dimaksudkan untuk mencegah militer musuh dalam menggunakan GPS secara optimal.

8. Sistem Koordinat

Terdapat dua sistem koordinat yang ada hingga saat ini dan umum digunakan, yaitu Geographic Coordinate System (sistem koordinat geografis) dan Universal Trasverse Mercator atau UTM.

8.1 Koordinat Geografis

Peta dengan sistem koordinat geografis
Peta dengan sistem koordinat geografis

Sistem koordinat geografis merupakan sebuah sistem yang berfungsi menunjukkan titik-titik tertentu di bumi berdasarkan garis lintang dan garis bujur.

Pengertian dari garis lintang sendiri adalah sebuah garis khayal horizontal yang menentukan suatu lokasi dengan cara mengukur sudut antara satu titik dengan garis pusat khatulistiwa.

Garis bujur merupakan garis khayal vertikal yang mengukur suatu sudut titik yang ditarik dari garis utara ke selatan atau sebaliknya, dengan titik nol derajat di bumi yang tepat melewati kota Greenwich di Inggris.

8.2 Koordinat Hitung (UTM)

Sistem Universal Transvere Mercator (UTM) adalah sebuah sistem yang memproyeksikan bumi menjadi bentuk tabung bersatuan meter.

Dalam proyeksi tersebut, bumi dibagi lagi menjadi 60 bagian zona berbeda yang tiap zonanya dibatasi garis bujur 6 derajat dan masing-masing memiliki meridian tengahnya sendiri.

Sistem koordinat UTM biasa disebut sebagai sistem koordinat hitung karena pada dunis GIS, pengukuran dan perhitungan berbagai dimensi (panjang dan luas) suatu wilayah akan lebih baik jika menggunakan sistem koordinat ini.

 

Bagaimana sudah memahami teknologi sistem pemosisi global?

Semoga informasi yang kami berikan sudah lengkap dan mudah dipahami.

Terima kasih sudah membaca.