Cara Kerja GPS

GPS atau Global Positioning System adalah suatu konstelasi yang terdiri dari 24 satelit (plus 5 satelit cadangan). Ke-24 satelit itu mengorbit bumi pada jarak 20.200 km sebanyak 2 kali sehari, sambil memancarkan sinyal beritagelombang radio. Departemen Pertahanan AS yang mengoperasikan sistem GPS telah mengatur konfigurasi satelit sedemikian rupa, sehingga semua tempat di bumi dapat menerima sinyal dari 4 sampai 10 satelit. Sebagai penunjuk waktu, masing-masing satelit dibekali dengan 4 buah jam atom yang dapat mengukur waktu dengan ketelitian sepersemilyar detik. Teknologi GPS sanggup menentukan lokasi manapun di muka bumi dengan kesalahan kurang dari 1 meter.


Untuk memanfaatkan GPS, kita harus menggunakan alat penerima GPS (GPS receiver). Alat ini akan menunjukkan lokasi kita dalam format koordinat, seperti pada peta biasa. Jika kita perhatikan, setiap peta selalu dilengkapi dengan garis-garis melintang dan membujur. Berdasarkan koordinat garis lintang dan garis bujur itulah kita menentukan letak suatu tempat. Nah, GPS juga memiliki koordinat serupa yang disebut waypoint. Tentu saja, waypoint pada GPS lebih teliti dan lebih akurat ketimbang koordinat peta.
Bagaimana cara alat penerima GPS bisa menampilkan koordinat kita? Metode yang digunakan sebenarnya sangat sederhana. Jika penerima GPS di tangan kita mengetahui jarak antara lokasi kita dan 3 buah satelit GPS, serta mempunyai informasi tentang posisi satelit-satelit tersebut, maka lokasi kita dengan gampang dapat dihitung. Agar lebih jelas, simak kisah berikut.
Budi ingin datang ke pesta ulang tahun Ani di Gedung G. Sayangnya, Budi tidak tahu di mana letak gedung itu. Ia hanya punya informasi bahwa Gedung G terletak 10 km dari Universitas X, 15 km dari Pasar Y dan 20 km dari Terminal Z. Budi tak kurang akal. Ia menggambar tiga lingkaran yang berpusat di Universitas X, Pasar Y dan Terminal Z, masing-masing dengan radius 10, 15 dan 20 km. Di titik perpotongan ketiga lingkaran itulah terletak Gedung G.


Cara yang dipakai Budi itu disebut metode trilaterasi. Prinsip yang sama digunakan dalam GPS. Bedanya, penerima GPS tidak akan menggambar lingkaran itu, tapi hanya menghitung angka dengan sederet persamaan matematika.
Bagaimana penerima GPS mengetahui posisi satelit serta jaraknya? Posisi satelit mudah diketahui karena setiap satelit akan memberitahu koordinatnya lewat sinyal khusus. Alat penerima dengan mudah dapat mengenali dari satelit mana suatu sinyal berasal, kemudian mencocokannya dengan tabel posisi satelit yang selalu di update dari waktu ke waktu.
Jarak satelit dan alat penerima dihitung dengan cara yang cerdik. Pada waktu-waktu tertentu, satelit GPS memancarkan suatu kode digital. Di saat bersamaan, alat penerima menjalankan kode yang sama. Karena harus merambat cukup jauh, kode dari satelit akan tertunda dibanding kode yang dijalankan alat penerima. Waktu tunda itu dianggap sebagai waktu perjalanan sinyal. Selanjutnya mudah. Jarak sama dengan selang waktu kali kecepatan. Dengan mengalikan waktu perjalanan sinyal dan cepat rambat sinyal (sama dengan kecepatan cahaya), penerima GPS dapat mengetahui jaraknya dengan satelit.
Setelah mengetahui jarak antara alat penerima dengan tiap satelit, komputer dalam alat penerima mulai menghitung. Untuk menentukan posisi dalam 2 dimensi (garis lintang dan garis bujur), penerima GPS minimal harus mendeteksi sinyal dari 3 buah satelit. Koordinat 3 dimensi yang mencakup ketinggian lokasi bisa ditentukan jika alat penerima mendapat sinyal dari 4 buah satelit atau lebih.