Sistem Satelit Navigasi Pemosisian Global(GPS), Amerika Serikat

Global Positioning System/GPS adalah sistem navigasi berbasis satelit yang terdiri dari setidaknya 24 satelit. Amerika Serikat berkomitmen untuk menjaga ketersediaan setidaknya satelit GPS tersebut operasional, 95% dari waktu.

ZONA PERANG (zonaperang.com) Awalnya bernama Navstar/ “NAVigation System Using Timing And Ranging” GPS adalah sistem radionavigasi berbasis satelit yang dimiliki oleh pemerintah Amerika Serikat dan dioperasikan oleh Angkatan Luar Angkasa Amerika Serikat.

Ini adalah salah satu sistem satelit navigasi global (GNSS) yang menyediakan informasi geolokasi dan waktu ke penerima GPS di mana saja di atau dekat Bumi di mana ada garis pandang yang tidak terhalang ke empat atau lebih satelit GPS.

GPS berfungsi dalam segala kondisi cuaca, di mana pun di dunia, 24 jam sehari, tanpa biaya berlangganan atau biaya penyiapan. Untuk memastikan komitmen ini, Angkatan Luar Angkasa AS telah menerbangkan 31 satelit GPS operasional selama lebih dari satu dekade.

Biaya program GPS pada saat ini, tidak termasuk biaya peralatan pengguna tetapi termasuk biaya peluncuran satelit, diperkirakan mencapai US$5 miliar (setara dengan US$9 miliar pada tahun 2021)

Sejarah

Proyek GPS dimulai oleh Departemen Pertahanan AS pada tahun 1973. Pesawat ruang angkasa prototipe pertama diluncurkan pada tahun 1978 dan konstelasi penuh 24 satelit mulai beroperasi pada tahun 1993.

Awalnya terbatas untuk digunakan hanya militer Amerika Serikat tetapi kemudian penggunaan sipil diizinkan dari 1980-an mengikuti perintah eksekutif dari Presiden Ronald Reagan setelah insiden penembakan Boeing 747 Penerbangan 007 Korean Air Lines oleh SU-15 Flagon Uni Soviet.

Sejak awal 1990-an, akurasi posisi GPS diturunkan oleh pemerintah Amerika Serikat oleh program yang disebut Ketersediaan Selektif; yang secara selektif dapat menolak akses ke sistem, seperti yang terjadi pada militer India pada tahun 1999 selama Perang Kargil, atau menurunkan layanan kapan saja namun akhirnya dicabut tahun 2000.

Baca juga : 22 September 1979, The Vela Incident: Percobaan Nuklir Rahasia Israel di Atlantik Selatan

Baca juga : 23 Maret 1983, Program Star Wars : Perang Bintang untuk melindungi Amerika dari rudal antar benua Soviet dimulai

Saingan

Sistem Satelit Navigasi Global Rusia (GLONASS) dengan 25 Satelit dikembangkan bersamaan dengan GPS, tetapi mengalami cakupan dunia yang tidak lengkap hingga pertengahan 2000-an. Penerimaan GLONASS selain GPS dapat digabungkan dalam satu penerima sehingga memungkinkan tersedianya satelit tambahan untuk memungkinkan penetapan posisi yang lebih cepat dan peningkatan akurasi, hingga dalam jarak dua meter (6,6 kaki).

Sistem Satelit Navigasi BeiDou China(BDS, 35 Satelit)memulai layanan global pada tahun 2018, dan menyelesaikan penyebaran penuhnya pada tahun 2020. Ada juga sistem satelit navigasi Galileo Uni Eropa(30 Satelit), dan NavIC India(8 Satelit). Sistem Satelit Quasi-Zenith Jepang (QZSS) dengan 5 Satelit adalah sistem augmentasi berbasis satelit GPS untuk meningkatkan akurasi GPS di Asia-Oseania, dengan navigasi satelit independen dari GPS yang dijadwalkan pada tahun 2023.

Pengaturan Rasi Bintang

Satelit GPS terbang di orbit Bumi menengah (MEO) pada ketinggian sekitar 20.200 km (12.550 mil). Setiap satelit mengelilingi bumi dua kali sehari.

Satelit-satelit di konstelasi GPS disusun menjadi enam bidang orbit yang berjarak sama mengelilingi Bumi. Setiap bidang berisi empat “slot” yang ditempati oleh satelit dasar. Pengaturan 24-slot ini memastikan pengguna dapat melihat setidaknya empat satelit dari hampir semua titik di planet ini.

“Orbit satelit GPS condong ke ekuator Bumi sekitar 55 derajat. Sistem ini dirancang untuk memastikan bahwa setidaknya empat satelit terlihat setidaknya 15 derajat di atas cakrawala pada waktu tertentu di mana pun di dunia.”

Space Force biasanya menerbangkan lebih dari 24 satelit GPS untuk mempertahankan jangkauan setiap kali satelit dasar diservis atau dinonaktifkan. Satelit tambahan dapat meningkatkan kinerja GPS tetapi tidak dianggap sebagai bagian dari konstelasi inti.

Pada Juni 2011, Angkatan Udara berhasil menyelesaikan perluasan konstelasi GPS yang dikenal sebagai konfigurasi “Expandable 24”. Tiga dari 24 slot diperluas, dan enam satelit diposisikan ulang, sehingga tiga satelit tambahan menjadi bagian dari garis dasar konstelasi. Akibatnya, GPS sekarang beroperasi secara efektif sebagai konstelasi 27-slot dengan jangkauan yang lebih baik di sebagian besar dunia.

Generasi Satelit Saat Ini dan Masa Depan

Konstelasi GPS adalah campuran dari satelit lama dan baru. Tabel berikut merangkum fitur satelit GPS generasi saat ini dan yang akan datang, termasuk Blok IIA, Blok IIR, Blok IIR-M, Blok IIF, GPS III, dan GPS IIIF.

Baca juga : 24 Juni 1997, Laporan resmi Angkatan Udara AS tentang insiden UFO di Roswell dirilis

Baca juga : Roket V-2, Jerman(1942) : Peluru kendali balistik jarak jauh pertama di dunia dan objek buatan pertama manusia yang melakukan perjalanan ke luar angkasa

Cara kerja GPS

Satelit GPS mengelilingi Bumi dua kali sehari dalam orbit yang tepat. Setiap satelit mengirimkan sinyal unik dan parameter orbital yang memungkinkan perangkat GPS untuk memecahkan kode dan menghitung lokasi tepat dari satelit.

Penerima GPS menggunakan informasi dan trilaterasi ini untuk menghitung lokasi pasti pengguna. Pada dasarnya, penerima GPS mengukur jarak ke masing-masing satelit dengan jumlah waktu yang diperlukan untuk menerima sinyal yang dikirimkan.

Dengan pengukuran jarak dari beberapa satelit lagi, penerima dapat menentukan posisi pengguna dan menampilkannya secara elektronik untuk mengukur rute atau memetakan suatu daerah.

Untuk menghitung posisi 2-D penerima (garis lintang dan garis bujur) dan gerakan lintasan, penerima GPS harus dikunci pada sinyal minimal 3 satelit.

Dengan 4 atau lebih satelit dalam pandangan, penerima dapat menentukan posisi 3-D perangkat penerima (garis lintang, garis bujur dan ketinggian). Umumnya, penerima GPS akan melacak hingga 8 atau lebih satelit, tetapi itu tergantung pada waktu dan di mana penerima berada di bumi.

Setelah posisi penerima ditentukan, unit GPS dapat menghitung informasi lain, seperti:

• Kecepatan Arah
• Jalur
• Jarak Perjalanan
• Jarak ke tujuan
• Matahari Terbit & Matahari Terbenam

Seberapa akurat GPS?

Penerima GPS saat ini sangat akurat, berkat desain multi-saluran paralelnya. Penerima dapat cepat mengunci ke satelit ketika pertama kali dihidupkan.

Mereka tetap mempertahankan kunci pelacakan pada pepohonan yang padat atau di lingkungan perkotaan dengan gedung-gedung tinggi.

Faktor atmosfer tertentu dan sumber kesalahan lainnya dapat mempengaruhi akurasi penerima GPS. GPS receiver biasanya akurat dalam jarak 10 meter. Akurasi bahkan lebih baik di atas air.

Beberapa akurasi penerima GPS  ditingkatkan dengan WAAS (Wide Area Augmentation System). Kemampuan ini dapat meningkatkan akurasi hingga lebih dari 3 meter, dengan memberikan koreksi ke atmosfer.

Tidak ada peralatan tambahan atau biaya yang diperlukan untuk memanfaatkan satelit WAAS. Pengguna juga bisa mendapatkan akurasi yang lebih baik dengan Differential GPS (DGPS), yang mengoreksi jarak GPS ke rata-rata 1 hingga 3 meter.

US Coast Guard mengoperasikan layanan koreksi DGPS yang paling umum, yang terdiri dari jaringan menara yang menerima sinyal GPS dan mengirimkan sinyal yang dikoreksi oleh pemancar sinyal. Untuk mendapatkan sinyal yang dikoreksi, pengguna harus memiliki penerima sinyal suar dan antena suar sebagai tambahan untuk GPS mereka.

Baca juga : Armageddon (1998) : Film tentang Akhir Zaman

Baca juga : (Film) “Sky Fighters” : Top Gun Perancis tanpa Rekayasa Komputer

Sistem Satelit GPS

31 satelit yang saat ini membentuk segmen ruang GPS mengorbit bumi sekitar 12.000 mil di atas bumi. Satelit-satelit ini terus bergerak, membuat dua orbit lengkap dalam waktu kurang dari 24 jam. Mereka melakukan perjalanan dengan kecepatan kira-kira 7.000 mil(11.200km) per jam. Penguat roket kecil menjaga setiap satelit terbang di jalur yang benar.

Berikut adalah beberapa fakta menarik lainnya tentang satelit GPS:

• Nama USDOD resmi untuk GPS adalah NAVSTAR
• Satelit GPS pertama diluncurkan pada tahun 1978.
• Konstelasi penuh 24 satelit dicapai pada tahun 1994.
• Setiap satelit dibangun untuk bertahan sekitar 10 tahun. Penggantian terus-menerus dibangun dan diluncurkan ke orbit.
• Sebuah satelit GPS beratnya sekitar 2.000 pon(907kg) dan sekitar 17 kaki(5,1m) di seluruh dengan panel surya diperpanjang.
• Satelit GPS didukung oleh energi matahari, tetapi mereka memiliki baterai cadangan onboard, dalam kasus gerhana matahari.
• Daya pemancar hanya 50 Watt atau kurang.

Apa sinyalnya?

Satelit GPS mengirimkan setidaknya 2 sinyal radio berdaya rendah. Sinyal perjalanan dengan saling berhadapan, yang berarti mereka akan melewati awan, kaca dan plastik tetapi tidak akan melalui objek yang paling padat, seperti bangunan dan pegunungan. Namun, penerima modern lebih sensitif dan biasanya dapat melacak melalui rumah-rumah.

Sinyal GPS berisi 3 jenis informasi berbeda:

• Kode pseudorandom adalah I.D. kode yang mengidentifikasi satelit mana yang mengirimkan informasi. Penerima dapat melihat satelit mana yang menerima sinyal dari pada halaman satelit perangkat.
• Data Ephemeris diperlukan untuk menentukan posisi satelit dan memberikan informasi penting tentang kesehatan satelit, tanggal dan waktu saat ini.
• Data Almanac memberitahu penerima GPS di mana setiap satelit GPS harus setiap saat sepanjang hari dan menunjukkan informasi orbit untuk satelit itu dan setiap satelit lain dalam sistem.

Sumber Kesalahan Sinyal GPS

Faktor-faktor yang dapat memengaruhi sinyal dan akurasi GPS meliputi hal-hal berikut:

• Penundaan ionosfer dan troposfer: Sinyal satelit lambat saat melewati atmosfer.
• Signal multipath: Sinyal GPS dapat memantulkan objek seperti gedung tinggi atau permukaan batu besar sebelum mencapai penerima, yang akan meningkatkan waktu perjalanan sinyal dan menyebabkan kesalahan.
• Kesalahan clock receiver: Jam built-in receiver mungkin memiliki sedikit kesalahan pengaturan waktu karena kurang akurat dibandingkan jam atom pada satelit GPS.
• Kesalahan orbital: Lokasi yang dilaporkan satelit mungkin tidak akurat.
• Jumlah satelit yang terlihat: Semakin banyak satelit, penerima GPS dapat “melihat”, semakin baik akurasinya. Ketika sinyal diblokir, penerima mungkin mendapatkan kesalahan posisi atau mungkin tidak ada posisi membaca sama sekali. Unit GPS biasanya tidak akan bekerja di bawah air atau di bawah tanah, tetapi penerima sensitivitas tinggi baru dapat melacak beberapa sinyal ketika berada di dalam gedung atau di bawah penutup pohon.
• Geometri satelit / bayangan: Sinyal satelit lebih efektif ketika satelit berada pada sudut lebar relatif satu sama lain, bukan dalam garis atau pengelompokan yang ketat.
• Ketersediaan selektif: Departemen Pertahanan AS sekali menerapkan Selective Availability (SA) untuk satelit, membuat sinyal kurang akurat untuk menjaga ‘musuh’ dari menggunakan sinyal GPS yang sangat akurat. Pemerintah mematikan SA pada Mei 2000, yang meningkatkan akurasi penerima GPS sipil.

Baca juga : Kapal induk Italia akan diubah sebagai platform peluncuran satelit

Baca juga : Joint Direct Attack Munition (JDAM), Amerika Serikat : Kit pengubah “bom bodoh” menjadi amunisi pintar