PRINSIP DAN METODA PENENTUAN POSISI DENGAN GPS

Pengukuran jarak secara simultan ke beberapa satelit yang telah diketahui koordinatnya (metode reseksi dengan jarak).
Pada pengamatan posisi suatu titik dengan gps pada suatu epok, ada 4 parameter yang harus ditentukan yaitu :

• 3 parameter koordinat ( X, Y, Z atau L, B, h )
• 1 parameter kesalahan waktu (ketidak sinkronan antara jam (osilator) di satelit dengan jam di reciever gps).

Untuk itu diperlukan minimal pengamatan jarak ke 4 (empat) satelit.
Prinsip pengukuran jarak : Receiver GPS membandingkan kode yang diterima dari satelit dengan replika kode yang diformulasikan di dalam receiver. Waktu yang diperlukan untuk ‘mengimpitkan’ kedua kode tersebut adalah waktu yang diperlukan oleh kode tersebut untuk menempuh jarak dari satelit ke pengamat.
      Jarak = kecepatan cahaya x dt
Karena jam receiver tidak sinkron dengan jam satelit maka jarak di atas masih terkontaminasi oleh kesalahan waktu, sehingga jarak tersebut dinamakan pseudorange. Presisi jarak sekitar 1% dari code width (panjang gelombang kode).Untuk kode-P = 0.3 m dan untuk kode-C/A = 3 m.
 Jarak ukuran dari pengamatan ke satelit pada epok t, dihitung berdasarkan rumus : Jarak = panjang gelombang. (teta + N ).

• Untuk merubah data fase menjadi data jarak, cycle ambiguity N harus ditentukan terlebih dahulu nilainya.
• Kalau nilai bilangan bulat N bisa ditentukan secara benar :
     - jarak fase akan menjadi ukuran jarak yang sangat teliti (orde mm).
  - dapat digunakan untuk penentuan posisi secara teliti (orde mm - cm).

Metoda vs Ketelitian Posisi yang diberikan GPS

1. Metoda Absolut + data CODE + SA on  =  30 - 100 meter
2. Metoda Absolut + data CODE + SA off  =  3 – 6 - 10 meter
3. Metoda DGPS (Pengkoreksian data CODE)  =  1 - 2 meter
4. Metoda RTK (Pengkoreksian data Fase)  = 1 - 5 sentimeter
5. Metoda differensial (baseline) + data Fase dan code = mm
6. Metoda Precise Point Positioning ( PPP ) = cm - dm

Metoda penetuan posisi yang digunakan pada dasarnya tergantung dari bagaimana unsur teknik penanganan terhadap bias dan kesalahan yang ada pada data GPS itu sendiri.
Kesalahan dan Bias pada GPS

• Terkait segmen satelitKesalahan orbit dan jam satelit, Kebijakan SA dan Anti Spoofing
• Terkait propagasi sinyal dan atmosferAmbiguitas fase, cycle slip, bias ionosfer, bias troposfer
• Terkait segmen pengguna (receiver)Kesalahan jam receiver, kesalahan fase antena, noise
• Terkait lingkungan sekitar receiverMultipath dan imaging

Penanganan Kesalahan dan Bias pada GPS

• Terapkan mekanisme differencing antar data.
• Estimasi parameter dari kesalahan dan bias dalam proses hitung perataan.
• Hitung besarnya kesalahan/bias berdasarkan data ukuran langsung.
• Hitung besarnya kesalahan/bias berdasarkan model.
• Gunakan strategi pengamatan dan pengolahan data yang tepat.

Absolute Positioning

Gambar deskripsi absolut positioning

• Hanya memerlukan satu receiver
• Ketelitian posisi 3-6 meter
• Aplikasi utama : Navigasi

Differential Positioning

Gambar deskripsi differensial positioning

• Minimal memerlukan dua receiver
• Untuk menentukan ketelitian sampai milimeter (mm)

Differential GPS (DGPS)

Gambar deskripsi differensial GPS (DGPS)

• Sistem DGPS umum digunakan untuk sistem penentuan posisi real time secara diferensial menggunakan data pseudorange.
• umumnya digunakan untuk menentukan posisi objek yang  bergerak.
• Agar real time, maka monitor station harus mengirimkan koreksi diferensial ke pengguna secara real time menggunakan sistem komunikasi tertentu.
• Koreksi diferensial :  Koreksi pseudorange (RTCM SC-104) dan Koreksi koordinat
• Ketelitian tipikal posisi 1 - 5 meter
• Aplikasi utama : Survey kelautan dan navigasi ketelitian menengah.

RTK (Real Time Kinematic)

• Sistem RTK (Real Time Kinematic) umum digunakan untuk sistem penentuan posisi real time secara diferensial menggunakan data fase.
• umumnya digunakan untuk menentukan posisi objek yang  bergerak maupun diam.
• Agar real time, maka monitor station harus mengirimkan data fase ke pengguna secara real time menggunakan sistem komunikasi tertentu.
• Koreksi diferensial :  Koreksi pseudorange (RTCM SC-104) dan Koreksi koordinat
• Ketelitian tipikal posisi 1 - 5 cm
• Aplikasi utama : Staking out, survey kadaster, servey pertambangan, navigasi berketelitian tinggi.

Sumber : Diklat PT. MMS Bandung 2011