Prinsip Kerja GPS (Global Positioning System)

Prinsip Kerja GPS

Sejak pertama kali ditemukan, GPS sudah dimanfaatkan selama lebih dari satu dekade. Tujuan utama penelitian tentang alat penunjuk arah ini adalah untuk militer dan politik; saat itu, GPS tidak diperjualbelikan. Berikut ini adalah sejarah singkat dan prinsip kerja GPS.

Sekitar 20 puluh tahun lalu, kita hanya bisa mengandalkan kemampuan membaca peta dalam setiap perjalanan ke antah-berantah. Kita harus mengetahui posisi saat membaca peta, lalu memprediksi arah yang akan ditempuh selanjutnya. Sebenarnya sudah ada sistem digital yang bisa digunakan selain GPS misalnya MapQuest atau Yahoo Maps. Seiring dengan perkembangan teknologi, kita menginginkan sebuah alat praktis, mudah digunakan, kecil, namun mampu memberi petunjuk arah yang jelas. Sekarang kita bisa menggunakan GPS, bisa berupa fitur dalam sebuah smartphone, atau juga berupa stand-alone GPS.

Terciptanya GPS dan Einstein

Yang pertama kali menggunakan GPS adalah U.S. Department of Defense; satelit yang dilengkapi kemampuan penunjuk arah dimanfaatkan oleh pihak militer Amerika Serikat. Satelit itu dinamakan TRANSIT dan mulai berfungsi pada tahun 1960an. Dimulai dengan TRANSIT, banyak satelit lebih baru digunakan pada awal 1980an.

Sejak tahun 1980an, GPS mulai diperjualbelikan secara bebas di pasaran; penggunaannya sudah tidak dibatasi lagi hanya untuk kepentingan militer. Pada saat itu, pihak militer masih memanipulasi fungsi GPS, sehingga hanya punya merekalah yang bisa memberikan data secara akurat. Alat GPS lain yang dijual di pasaran sebenarnya bisa berfungsi dengan baik, tapi manipulasi data oleh militer sering menyebabkan gangguan. Baru pada tahun 2000, pihak militer menghentikan mekanisme manipulasi tersebut. Sikap ini diawali oleh kebijakan Presiden Bill Clinton yang memberi perintah penghentian dalam sebuah undang-undang.

Hal ini kemudian meningkatkan tingkat keakuratan data GPS yang digunakan oleh publik; secara langsung, perkembangan industri GPS juga semakin meningkat. Sekarang ini, jaringan satelit beroperasi selama 24 jam sehari, 7 hari seminggu. Tujuannya adalah untuk memastikan bahwa setidaknya ada 3 satelit yang bisa bekerja untuk setiap alat GPS di Planet Bumi. Rusia memiliki GLONASS yaitu sistem yang terdiri dari 22 satelit; sistem ini bisa juga digunakan oleh beberapa jenis smartphone untuk meningkatkan akurasi data.

Kenapa harus 3 satelit?

Pada dasarnya, GPS bisa memberikan denah posisi secara akurat dengan cara menganalisa posisi waktu Anda dari sudut pandang tiga satelit berbeda (terdapat perbedaan waktu antara satu wilayah dengan wilayah lain di Bumi). Selanjutnya, tiga satelit tersebut menghitung jarak Anda dengan satelit, juga jarak antara satelit satu dengan yang lain. Dengan data tersebut, tiga satelit melakukan proses triangulasi dan menentukan posisi Anda di Planet Bumi.

Lalu apa hubungannya dengan Einstein?

Sebagian besar orang tidak mengetahui bahwa prinsip kerja GPS didasari oleh teori relativitas Albert Einstein. Bahkan dua teori ahli fisika ini (special and general relativity) digunakan sekaligus. Seperti disebutkan sebelumnya, ada tiga satelit yang menganalisa posisi waktu Anda di Bumi. Berdasarkan teori relativitas, pergerakan detik di Bumi lebih lambat daripada di satelit karena pengaruh gravitasi. Teori ini juga mengatakan bahwa jam yang sedang bergerak (misalnya jam di satelit atau di mobil yang berjalan) ternyata lebih lambat daripada jam yang dalam posisi diam. Perbedaan kecepatannya sangat kecil, hanya sekitar 38 mikrosekon dalam sehari; tapi jumlah kecil ini bisa memberi perbedaan besar dalam dalam mekanismne GPS sampai beberapa kilometer. Tanpa perhitungan mengenai selisih kecepatan waktu berdasarkan teori relativitas, GPS menjadi hampir tidak berguna.

Awal perkembangan GPS

Sistem GPS pertama yang dibuat spesifik untuk mobil adalah Guidestar, harganya kurang lebih $2000, dan itupun belum benar-benar akurat. Model awal yang kemudian menjadi populer adalah Microsoft-based Sync milik Ford dan iDrive milik BMW.

Selanjutnya GPS portabel mulai berkembang di pertengahan tahun 2000. Beberapa pabrikan terkenal antara lain Garmin, Mio, Magellan, Navigon, TomTom, dan masih banyak lagi. Saat ini, harga alat GPS bisa dibilang murah sampai dibawah $100 dolar saja. Pabrikan yang masih bertahan antara lain Garmin, TomTom, dan Magellan.