Cara Kerja dan Kelemahan GPS (Global Positioning System)
Satelit GPS pertama diluncurkan tahun 1978 dan konstelasi 24
satelit berhasil dilengkapi tahun 1994. Setelah itu satelit-satelit baru rutin
diluncurkan untuk meng-upgrade satelit lama atau mengganti satelit yang
rusak/tidak berfungsi lagi. Tiap satelit mentransmisikan data navigasi dalam
sinyal CDMA (Code Division Multiple Access)-sama seperti jenis sinyal untuk
telepon seluler CDMA. Sinyal CDMA menggunakan kode pada transmisinya sehingga
penerima GPS tetap bisa mengenali sinyal navigasi GPS walaupun ada gangguan
pada frekuensi yang sama. Frekuensi yang digunakan adalah L1 (1575,42 MHz) dan
L2 (1227,6 MHz).
Kode CDMA disebut "pseudorandom" karena seakan-akan
("pseudo") tidak beraturan ("random"), padahal tidaklah
demikian. Kode CDMA tiap satelit dipilih dengan saksama agar tidak mengganggu
transmisi satelit lainnya. Jenis kode CDMA ini ada dua, yaitu C/A dan P(Y).
Kedua kode ini ditransmisikan pada frekuensi L1, sementara di L2 hanya ada kode
P(Y).
C/A (Coarse/Acquisition) penggunaannya terbuka untuk siapa
saja. "Coarse" karena resolusi datanya lebih kasar/tidak sepresisi
kode P(Y). Ini disebabkan modulasi kode yang lebih lambat, yaitu 1,023 MHz
dibandingkan dengan P(Y) yang 10,23 MHz (bandingkan dengan cdma2000 yang 1,2288
MHz dan WCDMA (generasi penerus GSM) yang 3,84 MHz). Kata
"Acquisition" adalah untuk akuisisi karena kode C/A yang sederhana
lebih mudah dikenali dibandingkan dengan kode P(Y) sehingga untuk menangkap
sinyal kode P(Y) lebih mudah setelah berhasil mengakuisisi satelit GPS dari
sinyal C/A-nya. P(Y) berarti kode precision (presisi) yang dienkripsi dengan
kode sandi Y. Modulasi kode yang sepuluh kali lebih cepat dibandingkan dengan
kode C/A menyebabkan secara teoritis mampu memberikan presisi 10 kali lebih
baik juga. Enkripsi digunakan agar data navigasinya tidak bisa digunakan orang
tanpa seizin Departemen Pertahanan AS. Dengan mensinkronisasikan kode ini, alat
penerima GPS dapat menghitung berapa waktu antara sinyal dikirim dari satelit
dan diterima oleh alat penerima GPS. Data lain yang diperlukan juga
ditumpangkan pada sinyal kode GPS, antara lain: koreksi posisi satelit, koreksi
waktu satelit, dan informasi mengenai atmosfer yang dilalui sinyal dari satelit
ke alat penerima.
Satelit-satelit ini dikontrol dari 5 stasiun Bumi, 4 stasiun
Bumi yang bekerja otomatis dan satu stasiun Bumi pengontrol utama. Empat
stasiun Bumi otomatis hanya berfungsi menerima data dari satelit GPS dan
meneruskan informasi itu ke stasiun pengontrol utama. Stasiun pengontrol utama
memberikan koreksi data navigasi ke satelit-satelit GPS.
Bagian akhir dari sistem GPS ini adalah alat penerima GPS
yang akhirnya menghitung semua data, melakukan korelasi, dan menampilkan data
posisi di layar display atau-kalau penerima GPS ini hanya aksesori tambahan di
PDA (personal digital assistant) di layar PDA.
Informasi yang ditransmisikan dari satelit ke penerima GPS
terdiri dari dua jenis. Yang pertama disebut "almanak", yaitu posisi
dari semua satelit GPS. Jenis informasi kedua disebut "efemeris",
yaitu koreksi data almanak. ’Almanak’ di-update kira-kira seminggu sekali, data
’eferemis’ biasanya di-update tiap setengah jam. Alat penerima GPS yang
dinyalakan kembali setelah seharian dimatikan masih bisa menggunakan data
almanak sebelumnya.
Untuk mengetahui posisi alat penerima, juga diperlukan
informasi seberapa jauh alat penerima GPS dari satelit. Informasi ini didapat
dari mensinkronisasikan timer di penerima dengan sinyal kode CDMA yang dikirim
satelit GPS. Beda sinkronisasi dan fase sinyal digunakan untuk menghitung
"pseudorange" (perhitungan jarak ke satelit GPS tanpa memperhitungkan
perlambatan sinyal di atmosfer). Kecepatan sinyal di ruang hampa sama dengan
kecepatan cahaya, yaitu 3 x 10-8 meter per detik. Sementara kode C/A yang 1,023
MHz artinya mengirimkan 1.023.000 pulsa setiap detiknya, atau setiap pulsa bila
disinkronisasikan bisa memberikan jarak sampai akurasi 300 meter.
Kita juga bisa menghitung fase sinyal, sinyal itu sedang di
posisi mana dari pulsa, sampai akurasi 1 persen. Jadi, akurasi terbaik yang
bisa didapat dengan kode C/A kira-kira 3 meter. Untuk kode P(Y) yang mengirim
pulsa 10 kali lebih banyak per detiknya, akurasinya bisa sampai 0,3 meter. Ini
adalah angka teoretis, pada kenyataannya akurasi GPS kira-kira 9 meter untuk
kode C/A.
Bayangkan ada satu bola dengan jari-jari sepanjang jarak
satelit penerima GPS yang pusatnya di posisi satelit di ruang angkasa. Jika ada
empat bola seperti itu, perpotongan permukaan bolanya adalah satu titik tempat
lokasi alat penerima GPS.
Kelemahan GPS
Rata-rata format peta Indonesia biasanya memakai datum dari
Jakarta (0 derajat). Kebanyakan alat GPS tidak punya format ini sehingga kita
harus memakai Latitude & Longitude. Di negara lain bisa membaca GPS kita
dan langsung bisa melihat posisi kita di peta.
Langit langsung – Alat GPS perlu melihat langsung satelit
untuk menerima informasi. Oleh karena itu, kita tidak bisa memakai GPS dalam
rumah, atau terlalu dekat gedung-gedung yg tinggi, atau dlm lembah, atau di
bawah hutan lebat.
Bahasa - Dengan GPS Garmin Kita bisa memilih bahasa yang
dipakai. Tetapi bahasa yang tersedia hanya bahasa-bahasa Eropa belum bahasa
Indonesia atau Melayu.
Baterai – Jika baterai habis, tidak ada cadangan bantuan
navigasi. Biasanya alat GPS memakai 4 baterai AA dan cepat habis kalau dipakai
terus-menerus (10 - 36 jam, tergantung model).
Elektronik - Sama seperti alat elekronik lain yang bisa rusak
jika jatuh atau terkena air. Walaupun alat GPS bisa menghitung ketinggian,
biasanya kesalahan cukup besar dan kurang cocok untuk membantu sebagai
informasi navigasi di daerah pegunungan.