Cara Kerja GPS

GPS merupakan sebuah satu gabungan dari berbagai sistem yang sangat komplek, untuk itu saya akan mencoba membahasnya perlahan dan dengan bahasa yang sederhana agar kita menjadi lebih mudah memahami cara kerja GPS dan permasalahan yang timbul, berikut ini beberapa bagian penting dalam tulisan saya ini.

• Sinyal Satelit GPS
• Trigonometri, Triangulasi
• Bagaimana Mengetahui Jarak Antara Satelit dan Pesawat Penerima GPS (receiver GPS)

Sinyal Satelit GPS

Satelit hanya bertugas mengirim data secara terus menerus, dalam hal ini satelit tidak memerlukan input karena perhitungan posisi sebetulnya di lakukan oleh pesawat penerima GPS dan bukan di satelit, hal itulah yang membuat satelit GPS boleh di pake siapa saja tanpa membebani satelit itu sendiri.
Untuk memastikan Jam di Satelit GPS benar benar tepat, maka satelit gps di bekali dengan jam atom
Dalam bekerja Satelit GPS mengirimkan 3 Data secara terus menerus

1. Kode Pseudorandom, ini merupakan id yang di kirimkan dan berubah setiap saat inilah yang berperan penting dalam menentukan jarak
2. Data ephemeris merupakan informasi keadaan satelit seperti misalkan rusak, baik, dan sebagainya
3. Data Almanac informasi tentang posisi satelit

 

Trigonometri, Triangulasi

Triangulasi adalah sebuah cara matematis untuk mengetahui posisi suatu benda dengan memanfaatkan pola dari segitiga, berikut ini gambaran sederhana bagimana triangulation pada GPS

Dengan mengetahui ketiga jarak satelit, maka kita bisa menentukan titik koordinat di bumi, baik itu di tepat di atas tanah atau melayang seperti di pesawat, yang di atas adalah gambaran sederhana, pada kenyataannya kita menemukan masalah yang lebih rumit untuk menentukan titik pada bidang 3 dimensi. pertanyaan selanjutnya apa yang bisa membuat kita tahu jarak penerima gps baik itu handset seperti HP atau peralatan khusus gps.

 

Bagaimana Mengetahui Jarak Antara Satelit dan Pesawat Penerima GPS (receiver GPS)

Pada dasarnya ini adalah sederhana yaitu cepat rambat signal di kalikan waktu, tapi pada prakteknya tidak sesederhana itu,
Pseudorandom adalah hal yang paling berperan dalam urusan ini, Pseudorandom mengirimkan code yang selalu berbeda setiap saat, namun kode-kode ini telah di ketahui pada detik keberapa code ini keluar, dalam prakteknya mungkin bukan detik, tapi sekian milidetik, setelah menerima kode Pseudorandom, receiver gps akan bisa menentukan berapa lamakah keterlambatan kode-kode itu sampai di receiver gps, dan keterlambatan itulah yang akan di hitung sebagai waktu tempuh signal dari satelit menuju ke reciever, dari waktu tempuh di kali kecepatan di hasilkanlah jarak.
Saya ibaratkan seperti ini, anda dan teman anda di ujung lapangan menyanyikan lagu yang sama dan bersamaan, namun karena jarak maka anda akan mendengarkan lagu teman anda lebih lambat dari lagu anda sendiri.
jika demikian, pertanyaan selanjutnya bagimanakah memastikan jam di receiver gps adalah jam yang tepat ?

 

Jam di Receiver GPS tidak perlu terlalu akurat

perhitungan waktu membutuhkan ketelitian yang luar biasa, mengingat cepat rambat signal yang mencapai 300.000.000 m/detik maka selisih sedikit saja maka akan mengakibatkan kesalahan yang sangat besar, pada satelit GPS itu tidak masalah karena di lengkapi dengan Jam Atom yang sangat akurat, yang katanya harganya mencapai 100 ribu dollar amerika, jika seandainya jam atom juga harus di terapkan di receiver GPS, maka GPS akan menjadi sia-sia, karena tidak ada yang sanggup/mau membeli jam atom hanya untuk GPS, untungnya para pembuat GPS sudah memikirkan hal itu, maka ada satu ide brilian yang bisa membuat GPS bekerja meskipun jam di receiver gps tidaklah perlu terlalu akurat

 

Menghitung Waktu Tempuh dengan Jam receiver yang tidak terlalu akurat

Paragraf ini mungkin akan sedikit mengacaukan tentang contoh gambar triangulasi di atas,
Gambar pada Triangulasi di atas ada 3 satelit, padahal kenyataannya GPS baru bekerja jika menerima 4 atau lebih signal satelit, yup jika saja receiver GPS di lengkapi dengan jam atom, maka 3 satelit sudah cukup untuk mengetahui posisi kita, namun karena jam di receiver GPS bukanlah jam yang akurat, maka pesawat penerima GPS (receiver gps) baru bisa bekerja jika menangkap signal 4 atau lebih satelit. receiver akan mengambil sampel jam dari salah satu satelit (dengan signal Pseudo random), dan kemudian menghitung kemungkinan letak dengan garis dan lingkaran berpotongan, perhatikan gambar ini.

Gambar di atas adalah contoh dalam 2 dimensi, karena terlalu sulit bagi saya untuk menggambarkannya dalam bentuk 3 demensi, sebenarnya lingkaran-lingkaran itu adalah kemungkinan-kemungkinan yang di hasilkan berdasarkan perkiraan jarak tempuh signal satelit (panah pada gambar), saya katakan perkiraan karena kita tahu bahwa jam di receiver gps tidaklah setepat jam atom seperti yang ada di satelit, pada prakteknya akan di butuhkan banyak lingkaran berpotongan untuk mengetahui letak kita pemegan receiver gps baik itu di hp android, blackbery ataus di perangkat GPS sungguhan.

update: Permasalahan dengan jam receiver GPS yang tidak akurat

karena ada yang tanya lebih detail saya akan mencoba menjelaskan lagi, permasalahan dengan jam receiver gps yang tidak akurat itu.

Begini ceritanya, pertama hp atau perangkat yang ada GPSnya akan menghitung jarak satelit dengan cara mengalikan waktu tempuh dengan kecepatan signal dengan menggunakan jam seadanya, di ketemukanlah radius atau jari jari pada lingkaran lingkaran, jika jam di perangkat gps (receiver gps) itu salah, maka lingkaran lingkaran yang di hasilkan tidak akan berpotongan di satu titik, lingkaran yang di hasilkan bisa jadi terlalu besar atau terlalu kecil, maka software di receiver GPS akan melakukan pendekatan dengan cara menambahkan atau mengurangi jam yang ada, dan itu berarti sama dengan membesarkan atau mengecilkan lingkaran secara bersamaan, hingga tercapailah lingkaran-lingkaran yang berpotongan, titik perpotongan lingkaran itulah yang akan di nyatakan sebagai posisi kita., ingat bahwa lingkaran itu di hasilkan dari waktu di kali kecepatan, maka jika waktu pengukurnya di ubah otomatis radius yang di hasilkannya juga berubah semua.

pada kenyataanya karena banyak faktor, seperti pantulan dan lain-lain, lingkaran lingkaran tersebut tidak akan bisa berpotongan secara tepat di satu titik, namun software akan mencari kemungkinan yang paling dekat, makanya di perangkat gps yang anda gunakan akan tertulis “akurasi sekian meter”, semakin banyak satelit yang bisa di tangkap maka akurasinya akan semakin baik.