...

ANALISIS KETERSEDIAAN JASA SATELIT PENENTU POSISI

by user

on
Category: Documents
4

views

Report

Comments

Transcript

ANALISIS KETERSEDIAAN JASA SATELIT PENENTU POSISI
Analisis Ketersediaan Jasa Satelit Penentu Posisi….. (Alexander Sudibyo)
ANALISIS KETERSEDIAAN JASA SATELIT PENENTU
POSISI LOKASI GUNA MENDUKUNG PROGRAM
PENGEMBANGAN ROKET PENGORBIT
SATELIT LAPAN
Alexander Sudibyo
Peneliti Pusat Analisis Sistem dan Informasi Kedirgantaraan, LAPAN
ABSTRACT
Using an experimental rocket, LAPAN will send a nano satellite into outerspace at an
equatorial orbit of 300 Km from earth surface. This project needs an appropriate system for
identifying the orbital position and location of the satellite. This paper presents various types
of system designated for identifying position and location of objects, either those of satellite
based or terrestrial based. A gradual eliminations were made to the list, and resulted that the
GPS system is to be the suggested one.
ABSTRAK
Dengan menggunakan roket eksperimental, LAPAN akan mengorbitkan satelit nano
ke orbit ekuatorial dengan ketinggian 300 Km dari muka Bumi. Proyek ini memerlukan
sistem penentu posisi lokasi satelit yang sesuai. Makalah ini menyajikan hasil identifikasi
berbagai sistem penentu posisi lokasi baik yang berbasis satelit maupun yang terestris.
Eliminasi bertahap dari daftar sistem penentu posisi lokasi yang berhasil diidentifikasi,
menghasilkan pilihan jatuh pada sistem GPS.
1
PENDAHULUAN
LAPAN berencana mengorbitkan
satelit nano (berat < 10 Kg) dalam rangka
menguji kinerja (performance) roket pengorbit
satelit buatan sendiri (Adi Sadewo, 2008).
Menurut rencana, satelit yang akan
dipergunakan pun juga buatan LAPAN. Ia
akan berorbit ekuatorial pada ketinggian
sekitar 300 Km dari muka Bumi. Untuk
memantau lintasan yang ditempuh, satelit
tersebut
perlu
diperlengkapi
dengan
fasilitas penentuan posisi lokasi satelit.
Secara teoritis penentuan posisi lokasi
satelit dapat dilakukan dengan bantuan
sistem penentu posisi lokasi berbasis
satelit. Deskripsi teoritis mengenai hal ini
disajikan pada bagian dua makalah ini.
Di dunia ini dikenal sejumlah
sistem penentu posisi lokasi seperti
Glonass, GNSS, GPS, Galileo, Beidu, Doris
dan lain lain. Makalah ini memuat analisis
ketersediaan jasa satelit penentu posisi
lokasi yang memungkinkan untuk mendukung experimentasi pengorbitan satelit
yang akan dilakukan oleh LAPAN antara
tahun 2014 sampai dengan 2018.
Kriteria yang dipergunakan dalam
analisis ada tiga yaitu (1) waktu
berlangsungnya experimen; (2) jenis dan
lintasan orbit satelit LAPAN serta (3)
ketersediaan perangkat sistem penentu
posisi lokasi di pasaran. Waktu berlangsungnya experimentasi dipergunakan
untuk eliminasi sistem yang tidak
operasional saat berlangsungnya experimen.
Jenis dan lintasan orbit satelit LAPAN
dipergunakan untuk eliminasi sistem yang
tidak melayani wilayah yang akan
dilaluinya. Yang paling sesuai adalah yang
mampu melayani seluruh jalur orbit yang
akan dilalui oleh satelit LAPAN. Kalau
ternyata tidak tersedia, perlu dikembangkan
alternatif kombinasi sistem penentu posisi
lokasi sehingga semaksimal mungkin jalur
yang diperkirakan akan dilalui oleh satelit
LAPAN
dapat
dilayani.
Ketersediaan
perangkat di pasaran, menjadi penting untuk
menyederhanakan, dalam arti mengurangi
tantangan program pengembangan roket
1
Jurnal Analisis dan Informasi Kedirgantaraan Vol. 5 No. 1 Juni 2008:1-14
pengorbit, karena fokus program ini adalah
pada pengembangan roket.
Deskripsi teoritis tentang penentuan
posisi lokasi suatu objek, baik objek statis
maupun yang bergerak (mobile) disajikan
di butir dua, untuk memberikan gambaran
umum bagaimana suatu objek dapat
ditentukan posisi lokasinya baik secara
horisontal (lintang dan bujur) maupun
vertikal (ketinggian). Penentuan posisi lokasi
suatu objek ada yang berbasis satelit ada
yang terestris. Pada butir tiga disajikan
deskripsi tentang kedua jenis sistem ini
baik sistem yang ada (saat ini operasional)
dan yang akan ada (dalam taraf
pengembangan). Melalui deskripsi tersebut
diyakini dapat menyederhanakan proses
identifikasi sistem penentu posisi lokasi
yang paling tepat untuk mendukung
eksperimentasi
LAPAN,
sebagaimana
dikerangkakan dalam pendahuluan ini.
2
DESKRIPSI
PENENTUAN
LOKASI SUATU OBJEK
POSISI
Dalam penentuan posisi lokasi
suatu objek, pendahulu sistem navigasi
satelit adalah sistem navigasi terestrial
yang
mengandalkan pemancar radio
gelombang panjang
(longwave radio
transmitters) seperti DECCA, LORAN dan
Omega (Joe Kunches, 1995). Sistem
navigasi terestrial ini bekerja dengan
menyiarkan sinyal radio dari suatu lokasi
induk yang diketahui posisi lokasinya,
disertai dengan pemancaran sinyal dari
sejumlah stasiun pembantu yang juga
diketahui posisi lokasinya secara pasti.
Tenggang waktu antara penerimaan dan
pengiriman sinyal pada stasiun pembantu
secara cermat dikontrol, dengan maksud
agar penerima dapat memperbandingkan
tenggang waktu penerimaan dan tenggang
waktu pengiriman. Hasil pantauan terhadap
gelombang radio yang dipancarkan oleh
stasiun induk dan para stasiun pembantu
digunakan sebagai dasar perhitungan posisi
lokasi alat penerima.
Sistem navigasi satelit yang pertama
adalah Transit (Wikipedia, 2008), suatu
sistem yang digelar oleh Militer Amerika
Serikat pada tahun 1960 an. Skenario
2
operasi sistem navigasi Transit didasarkan
atas ’Efek Doppler’ yang secara sederhana
dapat dijelaskan sebagai berikut: satelit
yang bergerak pada suatu jalur yang
diketahui, memancarkan sinyal radio pada
frekuensi tertentu; frekuensi yang diterima
akan sedikit bergeser dari frekuensi yang
dipancarkan, sebagai akibat dari gerakan
satelit terhadap posisi lokasi objek yang
ditera (dimana alat penerima sinyal radio
yang dikirim oleh satelit berada). Dengan
memantau pergeseran frekuensi tersebut
selama beberapa waktu tertentu yang
relatif singkat, perangkat penerima dapat
menentukan lokasi dirinya terhadap satelit
yang satu serta terhadap satelit yang lain.
Dengan
melakukan
beberapa
kali
pengukuran maka dapat ditentukan lokasi
yang pasti dari posisi perangkat penerima
tersebut.
Sebagai bagian dari pengiriman
sinyal radio, satelit juga mengirimkan data
orbit dirinya. Untuk menjamin kecermatan
data orbit satelit, USNO (United States
Naval Observatory) secara berkesinambungan
mengobservasi jalur orbit dengan presisi
tinggi atas seluruh anggota konstelasi
satelit navigasi. Bila suatu satelit bergeser
dari orbit semula, maka USNO akan
menginformasikan data tersebut ke satelit
yang bersangkutan untuk aktualisasi data
diri.
Pada sistem yang lebih modern,
proses identifikasi posisi lokasi dapat ’lebih
langsung’
(Honeywell,
2005).
Satelit
menyiarkan sinyal yang berisi posisi satelit
dan waktu presisi sinyal tersebut disiarkan.
Posisi satelit ditransmisikan pada suatu
data pesan yang di ’superimpose’ kan pada
suatu kode yang mengindikasikan suatu
referensi waktu. Satelit mempergunakan
suatu jam atomik (atomic clock) untuk
memelihara sikronisasi atas semua satelit
dalam konstelasinya. Perangkat penerima
memperbandingkan waktu penyiaran dengan
waktu penerimaan yang diukur dengan
suatu jam internal, dengan demikian
terukurlah waktu tempuh sinyal dari satelit.
Pengukuran seperti itu dapat dilakukan
secara bersamaan ke sejumlah satelit,
memungkinkan suatu perhitungan posisi
Analisis Ketersediaan Jasa Satelit Penentu Posisi….. (Alexander Sudibyo)
lokasi dengan akurasi tinggi secara
seketika
(real
time),
melalui
suatu
perhitungan yang disebut ’continual fix’.
Setiap perhitungan jarak, tanpa
memperhitungkan sistem yang dipergunakan, berarti menempatkan perangkat
penerima pada suatu ’spherical shell’
dalam penghitungan jarak dari penyiar
(satelit). Dengan melakukan beberapa kali
pengukuran tersebut
dan
kemudian
mencari suatu titik dimana mereka
bertemu, maka suatu kepastian dicapai.
Kondisi inilah yang disebut ’continual fix’.
Namun demikian, dalam hal perangkat
penerima bergerak cepat, maka posisi
sinyal pun bergerak cepat pula bersamaan
dengan penerimaan sinyal dari sejumlah
satelit. Tambahan lagi sinyal radio
melambat
sedikit
sewaktu
melewati
ionosfer, dan pelambatan ini bervariasi
dengan sudut penerima terhadap satelit,
yang mengakibatkan perbedaan jarak
tempuh dalam ionosfer. Perhitungan dasar
haruslah menemukan garis langsung yang
terpendek tangensial dari keempat kerang
kerucut
miring (oblate spherical shells)
yang berpusat pada keempat satelit
bersangkutan. Perangkat penerima navigasi
satelit memperkecil kesalahan dengan
menggunakan kombinasi sinyal dari
beberapa satelit dan beberapa korelasi, dan
kemudian dengan teknik pemfilteran
seperti yang dilakukan oleh Kalman
(Kaplan, E.D., C.J. Hegarty, 2006), untuk
menggabungkan data yang ’berderau,
parsial dan selalu berubah’ menjadi suatu
estimasi tunggal tentang posisi, waktu dan
kecepatan.
Motif awal pengembangan satelit
navigasi adalah untuk kepentingan militer
seperti
pada
operasi
’smart
bomb’
(Honeywell, 2005): dengan bantuan satelit
navigasi, roket pembawa bahan peledak
yang sedang meluncur dibimbing dengan
presisi tinggi menuju sasaran. Di samping
itu suatu pasukan, kapal atau kendaraan
perang lainnya, dapat dengan mudah
mengetahui posisi dirinya di medan
tempur, padang pasir, hutan atau lautan.
Dengan perannya yang demikian strategis,
sistem navigasi kadang dipandang mampu
melipatgandakan
kemampuan
suatu
pasukan di medan tempur.
Kemanfaatan sistem navigasi satelit
saat ini meliputi berbagai bidang seperti
navigasi darat, laut, maupun udara dan
antariksa. Alat penerima satelit navigasi
yang demikian kecil mudah disesuaikan
untuk berbagai wahana seperti roket,
motor, mobil, taksi, bus, kereta api,
pesawat terbang, kapal tangker, kapal
pesiar bahkan kapal nelayan. Di berbagai
pesawat terbang komersial tersedia display
jalur penerbangan yang ditempuh oleh
pesawat yang bersangkutan.
Oleh
karena
besarnya
pasar
pengguna jasa satelit GPS, banyak tipe dan
merk alat penerima sinyal GPS (Handheld
GPS Receiver) yang dipasarkan, seperti:
Garmin, LG, Tomtom, Navigon, Magellan,
Mitac Mio dan Lowrange. Hampir setiap
merk memiliki variasi tipe. Harga alat
penerima GPS bervariasi tergantung merk
dan tipe, Garmin (2007) memasang harga
antara US$ 270 hingga US$ 590, sesuai
tipe yang sedang dipasarkan saat ini.
Gambar 2-1: GPSMAP Garmin 76 CSx,
(Sumber: Johnny Appleseed,
2007)
Keterangan gambar: Ukuran fisik: 6.2”x
2.7”x 1.2” berat 0.48 Lbs (0.22 Kg). Sangat
sensitif, kompak, tahan air dan mudah
dioperasikan. Memori: microSD card 128
MB, kapasitas dapat ditambah. Tersedia
basemap,
routing
otomatis,
kompas
elektronik serta altimeter yang barometrik,
3
Jurnal Analisis dan Informasi Kedirgantaraan Vol. 5 No. 1 Juni 2008:1-14
dan beberapa kemampuan lain, seperti
penelusuran 10.000 titik secara otomatis,
menyimpan 20 jejak yang masing masing
500 titik
Hal-hal tersebut di atas menunjukkan
bahwa navigasi satelit telah menjadi
kebutuhan banyak pihak dalam masyarakat
modern. Kondisi yang demikian pernah
dipergunakan oleh Amerika Serikat untuk
mendesak fihak Eropa untuk mengembangkan sistem navigasi satelit (EGNOS)
dalam kerangka GNSS, dengan dalih
Amerika Serikat akan menutup penggunaan
GPS bagi pihak lain di saat-saat darurat
perang dan atau kedaruratan yang lain
(Honeywell, 2005).
Kondisi tersebut di atas memberikan
pelajaran bahwa ketergantungan pada
suatu sistem tertentu milik negara lain
dapat merugikan, karena kemampuan
untuk menyediakan sinyal navigasi juga
berarti kemampuan untuk mengingkari
keberadaan konstelasi satelitnya. Operator
satelit navigasi secara potensial memiliki
kemampuan untuk tidak menyediakan jasa
navigasi bagi suatu wilayah tertentu yang
dikehendakinya.
Seperti
terjadi
saat
berlangsung ‘Perang Teluk tahun 2002’
sistem
satelit
GPS
tidak
melayani
kepentingan lain di luar kepentingan
Amerika Serikat khususnya militer.
Kemanfaatan
konstelasi
satelit
penentu posisi lokasi pada umumnya
(Wikipedia, 2008) adalah:
 Navigasi, meliputi jasa bagi mereka yang
secara pribadi mengoperasikan peralatan
individual
untuk
tracking,
hingga
peralatan
yang
disesuaikan
untuk
mendukung operasi mobil, truk, kapal
dan bahkan pesawat udara,
 Transfer dan sinkronisasi referensi
waktu adalah transmisi dan sinkronisasi
referensi waktu, dari satu titik ke titik
yang lain. Yang biasa melakukan hal
seperti ini adalah
sistem navigasi
berbasis radio,
 Jasa yang berbasis lokasi (Location Based
Services = LBS) adalah jasa informasi
4





yang dapat diperoleh dari suatu sistem
jaringan komunikasi mobil tentang lokasi
suatu perangkat komunikasi mobil yang
memerlukan
jasa.
Contoh
aplikasi
semacam ini adalah Enhanced 911 atau
E 911 yang tersedia di Amerika Serikat.
Petugas Pemadam Kebakaran, Ambulance
Gawat Darurat
atau Polisi, langsung
dapat memperoleh informasi dimana
lokasi dan posisi peminta bantuan
walaupun yang bersangkutan tidak
sempat memberikan identifikasi lokasi
dan posisi dirinya. Sistem ini merupakan
salah
satu
contoh
telekomunikasi
konvergen,
Survai
(surveying),
menurut
ACSM
(American Congress on Surveying and
Mapping). Survei dirumuskan sebagai
’ilmu dan seni untuk melakukan semua
pengukuran
yang
esential
guna
menentukan posisi relatif sejumlah titik
dan atau rincian tentang objek fisis dan
budaya yang berada di atas atau bawah
permukaan Bumi, dan mengolah serta
menyajikannya sehingga menjadi bentuk
yang dapat digunakan dan atau untuk
menetapkan posisi dan lokasi titik dan
atau rincian yang lain’,
Memasukkan data ke dalam suatu
Sistem Informasi Geografi (SIG atau GIS=
Geographic Information System),
Pencarian dan penyelamatan (Search and
Rescue=SAR),
Ilmu geofisika (Geophysical Sciences),
Sarana
pelacakan
binatang
pada
pengelolaan kehidupan liar (wild life).
Di samping sistem navigasi yang
berbasis satelit (GPS, Galileo, Glonass,
QZSS, IRNSS, Compass/Beidue) juga telah
dikembangkan sistem navigasi satelit yang
berbasis terestris. Contoh jenis kedua ini
adalah sistem Doris, walau dasar teoritis
sama, yaitu effect Doppler, namun sinyal
tidak dipancarkan oleh suatu perangkat di
satelit tetapi oleh jaringan global Stasiun
Doris Beacons, sedangkan perangkat
penerima sinyal dipasang di satelit (periksa
lebih lanjut pada butir 4.2. Doris).
Analisis Ketersediaan Jasa Satelit Penentu Posisi….. (Alexander Sudibyo)
3
SISTEM SATELIT NAVIGASI SAAT INI
3.1 GNSS
GNSS merupakan kependekan dari
Global Navigation Satellite System (Zinoviev,
A.E 2005),
suatu istilah atau sebutan
baku untuk sistem navigasi satelit yang
mampu secara otomatis memberikan
informasi posisi geospasial kepada yang
memerlukan dimanapun mereka berada di
lingkungan bola Bumi asalkan yang
bersangkutan mengoperasikan perangkat
yang sesuai untuk keperluan tersebut.
GNSS memberi kemungkinan kepada
suatu
perangkat
penerima
(receiver)
elektronik berukuran relatif kecil (dapat
digenggam) untuk menentukan posisi
lokasi dirinya dalam bujur, lintang dan
ketinggian dalam meter. Dasar perhitungan
yang dipergunakan adalah waktu dan
jarak tempuh sinyal radio yang diterima
oleh penerima tersebut
dari suatu
konstelasi satelit navigasi tertentu. Setiap
anggota konstelasi satelit memancarkan
sinyal yang memuat identitas dirinya.
Variasi waktu datangnya sinyal dari para
anggota konstelasi, merupakan informasi
dasar bagi perhitungan posisi lokasi yang
dimaksud.
Status
saat
ini GPS (Global
Positioning System) milik Amerika Serikat
merupakan satu-satunya sistem yang
berfungsi secara penuh dalam kerangka
GNSS (IAC – RSA, 2008).
Glonass yang
dioperasikan
oleh
Rusia
(semula
dikembangkan dan dibangun oleh Uni
Soviet), sedang dalam tahap restorasi yang
dilakukan bekerjasama dengan Pemerintah
India dan diharapkan beroperasi secara
penuh pada tahun 2009. GPS (Galileo
Positioning System) milik Masyarakat Eropa
(sedang dalam tahap pengembangan dan
diharapkan dapat beroperasi secara penuh
pada tahun 2010). Pemerintah China juga
berencana memperluas cakupan sistem
navigasi satelit regional miliknya (Beidou
Regional Navigation Satellite
System)
menjadi bercakupan global (Changsheng
Cai, Yang Gao, 2007). Pemerintah India
juga sedang mengembangkan sistem
navigasi satelit IRNSS (Indian Regional
Navigation Satellite System) yang bersifat
regional menjadi global (ISRO, 2006b).
Menurut jadwal, sistem yang baru akan
beroperasi secara penuh pada tahun 2012.
Sampai
dengan
tahun
2008,
sekurang-kurangnya telah dapat diidentifikasi adanya dua generasi sistem navigasi
satelit:
Generasi I : mencakup sistem navigasi
satelit saat ini (GPS dan Glonass yang
berliputan global) beserta SBAS (Satellite
Based Augmentation Systems) dan GBAS
(Ground Based Augmentation Systems). Di
samping memiliki liputan global, saat ini
juga terdapat sistem navigasi satelit yang
memiliki liputan regional misalnya QZSS
(Quasi-Zenith Satellite System) milik
Japan, IRNSS (Indian Regional Navigation
Satellite System) milik India dan Beidou
(Beidou Navigation Satellite System) milik
China.
Berkenaan dengan SBAS dikenal ada dua
kategori yaitu Global SBAS dan Regional
SBAS. Contoh Global SBAS adalah
Omnistar dan StarFire, sedangkan contoh
Regional SBAS adalah WAAS (Wide Area
Augmentation System) milik Amerika
Serikat, EGNOS (European Geostationary
Navigation Overlay Service) milik Masyarakat
Eropa, MSAS (Multi-Functional Satellite
Augmentation System) milik Jepang dan
GAGAN (GPS Aided Geo Augmented
Navigation) milik India. Seperti halnya
SBAS, pada GBAS pun dikenal ada tiga
kategori yaitu yang berskala kontinental,
regional dan lokal. Yang berskala kontinental,
misalnya GRAS (Ground-Based Regional
Augmentation System) milik Australia dan
DGPS (Differential Global Positioning Systems)
milik Amerika Serikat. Yang berskala
regional,
misalnya:
CORS
Networks
(Continuously Operating Reference Stations
Networks) milik Amerika Serikat (National
Geodetic Survey). Yang lokal bercirikan
adanya satu stasiun referensi GPS yang
5
Jurnal Analisis dan Informasi Kedirgantaraan Vol. 5 No. 1 Juni 2008:1-14
mengoperasikan fasilitas koreksi RTK (Real
Time Kinematic) contohnya LAAS (Local
Area Augmentation System) milik Amerika
Serikat.
Generasi II sistem satelit navigasi yang
secara independen menyediakan suatu
sistem navigasi satelit sipil, kecuali
GPS_EU. Generasi II akan menyediakan
jasa pemantauan yang penting dengan
kecermatan dan integritas bagi navigasi
sipil. Sistem ini mempergunakan frekuensi
L1 dan L2 untuk keperluan navigasi sipil
dan frekuensi L5 untuk sistem integritas.
Masih dalam pengembangan kemungkinan
penggunaan frekuensi L2 dan L5 pada
sistem navigasi satelit.
Masih terkait GNSS, sejak tahun 1994
telah terbentuk suatu federasi sukarela
institusi-institusi pendukung GNSS yang
disebut IGS yaitu International GNSS
Service. Federasi ini memiliki sekitar 200
anggota yang berasal dari berbagai belahan
Bumi, yang memiliki komitmen untuk
menyediakan data dengan kualitas tinggi
untuk mendukung riset kebumian, aplikasi
multi disiplin dan pendidikan. Saat ini IGS
terintegrasi dengan sistem GPS dan
GLONASS dan sedang mempersiapkan diri
untuk sistem-sistem dalam GNSS generasi
mendatang.
Pada awalnya konstelasi satelit ini
dirancang hanya mempergunakan tiga
bidang orbit dan pada masing masing
bidang orbit ditempatkan 8 buah satelit,
namun kemudian diubah; mempergunakan
enam bidang orbit dengan masing masing
bidang orbit ditempatkan 4 satelit. Oleh
adanya kebutuhan peningkatan ketelitian,
kemudian diubah lagi, kondisi saat ini
mempergunakan enam bidang orbit, dan
pada
masing
masing
bidang
orbit
ditempatkan 8 buah satelit. Status pada
tanggal 21 April 2008 sebagaimana
dilaporkan oleh IAC (periksa Tabel 3-1)
keseluruhan satelit yang beroperasi 32
buah satelit, menempati 6 bidang orbit,
sehingga
memungkinkan
dari
suatu
tempat dapat tampak 12 buah satelit yang
dapat dipergunakan sebagai referensi
penentuan posisi lokasi (periksa Gambar 3-1).
Dengan jumlah satelit yang banyak maka
tidak lagi berlaku uniformitas tatanan, dan
berlakulah tatanan yang nonuniform. Secara
relatif, kondisi ini dapat meningkatkan
reliabilitas, ketersediaan dan kecermatan
jasa sistem, kalau dibandingkan dengan
yang sistem uniform, terutama bila terjadi
sejumlah satelit yang mengalami gangguan
fungsi.
3.2 GPS
GPS adalah sistem satelit navigasi
yang dikembangkan oleh Departemen
Pertahanan Amerika Serikat (United States
Department of Defense), dan dikelola oleh
United States Air Force 50th Space Wing.
Nama asli sistem satelit ini adalah Navstar
GPS, tetapi kemudian lebih populer dengan
sebutan
GPS.
Untuk
memelihara
kelangsungan hidup sistem ini Pemerintah
Amerika Serikat mengalokasikan dana
sebesar US$ 750 juta per tahun, termasuk
biaya litbang dan penggantian perangkat
yang menua (Zinoviev, 2005).
6
Gambar 3-1: 12 buah Satelit Yang Tampak
dari 450 LU, (Sumber: IAC –
RSA, 2008)
Analisis Ketersediaan Jasa Satelit Penentu Posisi….. (Alexander Sudibyo)
Tabel 3-1:STATUS KONSTELASI GPS PADA TANGGAL 21 APRIL 2008
Plane Slot
A
B
C
D
E
F
PRN NORAD
1
2
9
31
3
8
4
5
Type Launch
SC
date
Input
date
Outage
date
Active
life
(months)
22700 II-A 26.06.93 20.07.93
29486 IIR-M 25.09.06 13.10.06
176.4
18.2
25030
II-A 06.11.97 18.12.97
124.1
7
25
32711 IIR-M 15.03.08 24.03.08
21890 II-A 23.02.92 24.03.92
0.9
190.2
6
1
27
16
22108
27663
II-A 09.09.92 30.09.92
II-R 29.01.03 18.02.03
186.2
61.9
2
3
4
30
28
12
24320 II-A 12.09.96 01.10.96
26407 II-R 16.07.00 17.08.00
29601 IIR-M 17.11.06 13.12.06
137.9
92.2
16.1
5
5
22779
II-A 30.08.93 28.09.93
174.1
1
6
23027
II-A 10.03.94 28.03.94
168.1
2
3
4
3
19
17
23833 II-A 28.03.96 09.04.96
28190 II-R 20.03.04 05.04.04
28874 IIR-M 26.09.05 13.11.05
143.0
48.4
28.0
6
1
29
2
32384 IIR-M 20.12.07 02.01.08
28474 II-R 06.11.04 22.11.04
3.6
41.0
2
3
4
5
11
21
4
24
25933
27704
22877
21552
II-R
II-R
II-A
II-A
03.01.00
12.04.03
22.11.93
30.08.91
99.6
60.2
172.9
199.6
1
2
3
20
22
10
26360
28129
23953
II-R 11.05.00 01.06.00
II-R 21.12.03 12.01.04
II-A 16.07.96 15.08.96
94.6
51.3
139.4
4
5
18
32
26690
20959
II-R 30.01.01 15.02.01
II-A 26.11.90 10.12.90
86.0
160.0
1
2
3
4
5
14
15
13
23
26
26605 II-R 10.11.00 10.12.00
32260 IIR-M 17.10.07 31.10.07
24876 II-R 23.07.97 31.01.98
28362 II-R 23.06.04 09.07.04
22014 II-A 07.07.92 23.07.92
88.3
5.7
122.5
45.3
188.8
07.10.99
31.03.03
26.10.93
04.07.91
Notes
(Sumber: IAC-RSA - 2008)
Ke enam bidang orbit satelit GPS
membentuk inklinasi sebesar 550 terhadap
bidang ekuator Bumi, dan masing masing
terpisah 600 satu terhadap yang lain
dipandang dari satu titik referensi tertentu
terhadap perpotongan orbit dengan bidang
ekuator Bumi (Bruyninx, C, 2007). Satelit
mengorbit sirkular pada ketinggian sekitar
7
Jurnal Analisis dan Informasi Kedirgantaraan Vol. 5 No. 1 Juni 2008:1-14
20.200 Km dari muka Bumi, dan setiap
satelit menempuh dua kali jalur orbitnya
setiap hari sidereal, demikian pula jejak
jalur orbitnya di Bumi diulang dua kali
setiap hari sidereal. Hal ini sangat
menguntungkan
pada
tahap
pengembangan, sebab walau hanya dengan
4 satelit yang tampak dari suatu tempat di
muka Bumi, fungsi utama penentuan
posisi lokasi telah dapat berfungsi dengan
baik. Untuk operasi militer, jejak jalur orbit
yang berulang-ulang lebih memberikan
jaminan liputan tentang suatu zone perang
tertentu.
Pengendalian satelit GPS dilakukan
oleh stasiun-stasiun Angkatan Udara
Amerika yang berada di Hawaii, Kwajalein,
Ascension Island, Diego Garcia, and
Colorado Springs, Colorado; bersama-sama
dengan stasiun-stasiun yang dioperasikan
oleh NGA (National Geospatial-Intelligent
Agency). Hasil pemantauan dikirim ke
Stasiun Pengendali Utama (Master Control
Station) milik USAF (United States Air Force)
Space Command yang berada di Schreiver
Air Force Base, Colorado Springs, yang
dioperasikan oleh 2SOPS (2nd Space
Operations Squadron) USAF.
3.3 GLONASS
Glonass adalah sistem navigasi
satelit yang dikembangkan dan dioperasikan
oleh Uni Soviet. Nama Glonass merupakan
kependekan dari Global'naya Navigatsionnaya
Sputnikovaya Sistema yang artinya sistem
navigasi satelit global (Sergey, K., R. Sergey,
T. Suriya, 2007). Glonass dikembangkan
oleh Uni Soviet sejak tahun 1976, tetapi
baru enam tahun kemudian (12 Oktober
1982) pengorbitan satelit dimulai dan
seluruh konstelasi satelit beroperasi secara
penuh baru tahun 1995. Untung tidak
diraih malang berdatangan, kemunduran
ekonomi yang diikuti bubarnya Uni Soviet,
mengakibatkan Glonass tidak terpelihara
dengan baik. Pemerintah Rusia yang
bertugas mengoperasikan Glonass baru
pada tahun 2001 berketetapan untuk
melakukan restorasi terhadap Glonass.
Pada tahun 2004, Pemerintah India
sepakat bekerjasama dengan Pemerintah
8
Rusia dalam rangka restorasi Glonass,
dengan target operasi penuh pada tahun
2010 (MosNews, 2004). Sedang institusi
yang diserahi tanggung jawab mengoperasikan Glonass adalah KNITs pada
Kementrian Pertahanan Republik Federasi
Rusia.
Ruas antariksa Glonass terdiri dari
24 satelit, 21 operasional dan 3 cadangan
(RSA, 2008). Satelit menempuh orbit
sirkular pada ketinggian sekitar 19.100 Km
dari muka Bumi, dengan inklinasi
terhadap bidang ekuator sebesar 64.80. Ke
24 satelit tersebut terbagi dalam 3 bidang
orbit yang satu bidang terhadap yang lain
berjarak 1200, sedang jarak antar satelit di
jalur orbitnya adalah 450. Tiap satelit
menyelesaikan satu kali jalur orbitnya
selama 11 jam 15 menit.
Ruas Bumi untuk kendali Glonass
tersebar dibekas wilayah Uni Soviet dengan
Pusat Kendali dan Standar Waktu berada
di Moskow, sedangkan TTS (Telemetry and
Tracking Station) berada di St. Petersburg,
Ternopol, Eniseisk dan Komsomolsk-naAmure.
4
SISTEM NAVIGASI SATELIT YANG
SEDANG DALAM PENGEMBANGAN
4.1 COMPASS
Pemerintah Cina telah menetapkan
suatu program untuk memperluas jangkauan
sistem satelit navigasi regional yang
dimilikinya, yang biasa disebut Beidou atau
Big Dipper, menjadi bercakupan global
(Wikipedia, 2008). Dengan cakupannya
yang bersifat global sistem satelit navigasi
Cina ini kemudian disebut Compass.
Menurut rencana sistem satelit Compass
mempergunakan 35 buah satelit yang 30
buah berorbit MEO (Medium Earth Orbit)
sedang yang 5 buah berorbit GSO
(Geostationary Satellite Orbit).
4.2 DORIS
Doris merupakan kependekan dari
‘Doppler Orbitography and Radio-positioning
Integrated by Satellite’. Sistem navigasi
berbasis satelit ini dikembangkan oleh
Perancis, kerjasama antara CNES (Centre
Analisis Ketersediaan Jasa Satelit Penentu Posisi….. (Alexander Sudibyo)
National D’Etude Spatiale), IGN (Institute de
Geographie
Nationale),
dan
GRDS
(Groupement de Research Geodetique
Spatiale) (Wikipedia, 2008). Sistem Doris
memiliki dua komponen utama yang
ditempatkan di satelit terdiri dari antena
(Gambar 4-1), DGxx Instrument (Gambar
4-2) dan Osilator (Gambar 4-3), sedangkan
yang berada di permukaan Bumi berupa
jaringan global Stasiun Doris Beacons,
yang pada tahun 2008 terdiri dari 61 buah,
yang tersebar di berbagai penjuru dunia
(Gambar 4-5) dan salah satu di antaranya
berada di Cibinong dioperasikan oleh
Bakosurtanal. Gambar 4-6 menampilkan
perangkat elektronik pada stasiun Doris
Beacons,
sedangkan
Gambar
4-7
menampilkan
antena
stasiun
Doris
Beacons. Keterangan: Gambar 4-1 sampai
dengan 4-8 bersumber dari Wikipedia
(2008).
Gambar 4-1: Doris Antena 2 kg h 420 x
Ø160 (mm)
Gambar 4-2: Doris
DGxx
Instrument
401.25 MHz/2036.25 MHz
18 kg 390 x 370 x 165 (mm)
Gambar 4-3: Doris Ultra Stable Oscillator
Frequency Short Term Stability
2.10-13 over 10 seconds
Gambar 4-4: Skema Hubungan Satelit dan
Stasiun Doris Beacons
Gambar 4-5: Distribusi Posisi Stasiun Doris Beacons di muka Bumi. Salah satu diantaranya
di Cibinong (Bakosurtanal)
9
Jurnal Analisis dan Informasi Kedirgantaraan Vol. 5 No. 1 Juni 2008:1-14
Seperti halnya sistem navigasi
lainnya (seperti Omega dan Transit) Sistem
Doris bekerja berdasar effect Doppler yaitu
terjadinya pergeseran antara frekuensi
dipancarkan oleh pemancar (transmitter)
dan frekuensi yang diterima oleh penerima
(receiver). Frekuensi akan meningkat bila
antara pemancar dan penerima terjadi
pergerakan relatif ke arah saling mendekat
satu terhadap yang lain dan frekuensi
akan menurun bila terjadi pergerakan
sebaliknya, saling menjauhi.
Setiap Stasiun Doris Beacons
memancarkan dua pita frekuensi yang
berbeda yaitu 2,036.25 MHz dan 401.25
MHz. Alat penerima di satelit menganalisa
sinyal-sinyal yang diterimanya untuk
menghitung
kecepatan
satelit
relatif
kepada Bumi. Hasilnya akan menjadi
masukan bagi model untuk determinasi
posisi orbit satelit dengan tingkat ketelitian
hingga Cm pada jarak vertikal.
Gambar 4-6: Doris Beacons Electronic
Pada gambar ini ditampilkan lima jenis
aplikasi yaitu altimetri, penentuan posisi
dengan jaringan stasiun Doris Beacons,
pemantauan
gerakan
Kutub
Bumi,
pemantauan dalam rangka kontribusi pada
ITRF (International Terrestrial Reference
Frame) serta pemantauan gerakan lempeng
tektonik. Di samping itu sistem Doris juga
diaplikasikan
untuk
penyempurnaan
model medan gravitasi Bumi dan Geoid
serta pengukuran waktu baik yang di
satelit maupun dalam kerangka kerja TAI
(Time Atomic International).
4.3 GALILEO
Masyarakat
Eropa
dan
ESA
(European Space Agency) pada bulan Maret
2002 telah menyepakati perlunya memiliki
sendiri suatu sistem GPS yang kemudian
diberi nama Galileo Positioning System
yang kadang juga diidentifikasi sebagai
GPS, namun kemudian lebih dikenal
dengan sebutan Galileo. Biaya yang
disepakati untuk keperluan ini sebesar
£2.4 billion (RSA, 2007), dan diharapkan
telah beroperasi dengan penuh pada tahun
2012. Satelit experimental pertama telah
diluncurkan pada tanggal 28 Desember
2005. Galileo dirancang compatible dengan
GPS yang telah dimodernisasikan, dalam
arti
perangkat
penerimanya
dapat
mengkombinasikan sinyal baik dari Galileo
maupun GPS, sehingga dapat diperoleh
ketelitian yang tinggi.
4.4 IRNSS
Gambar 4-7: Doris Beacons Antenna
Sistem Doris telah banyak dipergunakan pada sejumlah satelit untuk
berbagai
kepentingan.
Gambar
4-8
menampilkan barchart tentang sejumlah
program aplikasi Doris pada sejumlah
satelit untuk tahun 1990 hingga 2020.
10
IRNSS adalah kependekan dari
Indian Regional Navigational Satellite
System (ISRO, 2006 a dan b). Nama sistem
satelit navigasi ini baru diperkenalkan
pada bulan Mei 2006. Sistem ini dirancang
mampu menyediakan jasa informasi posisi
lokasi dengan ketelitian yang lebih baik
dari 20 meter, bagi seluruh wilayah India
dan sekitarnya (radius 1.500 hingga
2000 Km). Menurut rencana keseluruhan
sistem satelit ini baik ruas antariksa
maupun ruas buminya termasuk alat
penerima yang dioperasikan oleh pengguna
sistem, akan dibuat di India. Sistem ini
diharapkan dapat beroperasi secara penuh
pada tahun 2013.
Analisis Ketersediaan Jasa Satelit Penentu Posisi….. (Alexander Sudibyo)
Gambar 4-8: Sejumlah program aplikasi Doris tahun 1990 – 2020
Keterangan Gambar 4-8
Altimetri, determinasi orbit dengan presisi tinggi.
Penentuan posisi presisi tinggi dengan Doris Becons. Dalam hal ini sistem Doris
termasuk salah satu teknik yang diadopsi pada IERS (International Earth Rotation
System Service).
Pemantauan gerakan kutub Bumi
Pemantauan dalam rangka ITRF (International Terestrial Reference Frame)
Pemantauan gerakan lempeng tektonik
Penyempurnaan model medan gravitasi Bumi dan Geoid.
Pantauan dalam rangka penentuan waktu baik yang berkenaan dengan jam atom yang
ada di satelit maupun dalam rangka TAI (Time Atomic International)
4.5 QZSS
5
ANALISIS
QZSS merupakan kependekan dari
Quasi-Zenith Satellite System (Wikipedia,
2008), suatu sistem satelit navigasi yang
terdiri dari tiga buah satelit, yang
dikembangkan dan dioperasikan khusus
dalam rangka peningkatan kualitas jasa
GPS di wilayah Jepang. Satelit pertama
dijadwalkan mengorbit pada tahun 2008.
Tabel 5-1 menunjukkan bahwa
sejumlah sistem satelit penentu posisi
lokasi berpeluang untuk dapat mendukung
eksperimentasi LAPAN dalam pengorbitan
satelit di tahun 2014-2018. Kalau ditilik
waktu operasi, terbuka peluang untuk
memanfaatkan Glonas, GPS, Compass,
Doris dan Galileo maupun IRNSS dan
QZSS. Namun dua yang terakhir tidak
dapat mendukung seluruh jalur yang akan
dilalui satelit LAPAN, karena keduanya
bersifat regional.
11
Jurnal Analisis dan Informasi Kedirgantaraan Vol. 5 No. 1 Juni 2008:1-14
Tabel 5-1: KETERSEDIAAN DUKUNGAN SISTEM SATELIT PENENTUAN POSISI LOKASI
BAGI SATELIT LAPAN PADA TAHUN 2014-2018
Sistem
Satelit
Navigasi
GLONASS
Status
Saat Ini
Renovasi
GPS
Operasional
Beidu
Operasional
Perkiraan
Status
2014-2018
Operasional
Pantauan thd
Orbit Sat.LAPAN
Alat Penerima
(2014-2018)
Penuh
GPS
G2
compatible
GPS
G2
compatible
-----------------------
COMPASS
Pengembangan
Operasional
Terbatas
Digantikan
Compass
Operasional
DORIS
GALILEO
Pengembangan
Pengembangan
Operasional
Operasional
Penuh
Penuh
IRNSS
QZSS
Pengembangan
Pengembangan
Operasional
Operasional
Sebagian
Sebagian
Kalau ditilik dari alat penerima
sinyalnya, yang sesuai dengan sistem masa
depan di antara kelima sistem yang
mungkin (Glonas, GPS, Compass, Doris
dan Galileo) ada dua macam. Yang pertama
sistem
GPS
Generasi
ke
2
yang
mempergunakan frekuensi L1 dan L2
untuk keperluan navigasi sipil dan
frekuensi L5 untuk sistem integritas. Yang
kedua adalah sistem Doris. Kedua sistem
ini sama-sama dikembangkan berdasar
Effect Doppler, namun di satu pihak
jaringan pemancar berupa kontelasi satelit
(GPS, Galileo, Compass dan Glonas), sedang
yang lain berupa jaringan global stasiun
beacons. Ditilik dari tingkat ketelitian
dalam pengukuran/pengamatan, sistem
Doris lebih unggul, karena mampu
mencapai tingkat ketelitian dalam skala
cm, sedangkan GPS masih dalam skala
Meter. Disamping itu sistem Doris memiliki
kemanfaatan yang lebih bervariasi (periksa
Gambar 4-8) (1) determinasi posisi orbit
satelit presisi tinggi. (2) determinasi posisi
dan lokasi suatu obyek dengan presisi
tinggi (3) pemantauan Bumi, baik yang
berkenaan
dengan
gerakan
kutub,
pantauan gerakan lempeng tektonik,
pantauan dalam rangka ITRF yang sangat
penting bagi pemetaan, (4) perbaikan
model medan gravitasi Bumi maupun
model Geoid, serta (5) partisipasi pada
12
Penuh
----------------------Penuh
Belum
tersedia
info
Khusus Doris
GPS
G2
compatible
Khusus India
GPS
G2
compatible
program TAI. Sedangkan sistem GPS
terbatas yang berkenaan dengan kepentingan
navigasi termasuk posisi lokasi.
Kalau ditilik dari kesesuaiannya
dengan satelit yang akan diorbitkan oleh
LAPAN dapat didasarkan atas dua
pandangan. Yang pertama dari segi konsep
kerja, yang kedua dari segi fisik. Kalau
mendasarkan diri pada konsep kerja
bahwa yang akan dipantau adalah
satelitnya, maka yang paling sesuai adalah
sistem Doris. Tetapi kalau ditilik secara
fisik maka yang paling sesuai adalah
sistem GPS. Handheld GPS secara lengkap
beratnya sekitar 0.22 Kg (Garmin 76CSx),
apalagi kalau tanpa cassing pasti lebih
ringan. Diperiksa Gambar 4-1 hingga 4-3,
berat sistem Doris yang ditempatkan di
satelit mencapai lebih dari 20 Kg, padahal
satelit yang akan diorbitkan adalah satelit
nano yang beratnya < 10 Kg.
6
KESIMPULAN
Berdasarkan analisis yang disajikan
pada butir 5 dapat ditarik tiga buah
kesimpulan pokok sebagai berikut:
 Tersedia dua jenis sistem penentu posisi
lokasi yang berpeluang untuk dapat
mendukung
eksperimen
pengorbitan
satelit LAPAN. Kedua sistem ini duaduanya mendasarkan diri pada Effect
Analisis Ketersediaan Jasa Satelit Penentu Posisi….. (Alexander Sudibyo)
Doppler. Sistem pertama disebut berbasis
satelit, karena perangkat pemancar
sinyal ditempatkan di sejumlah satelit
yang membentuk suatu konstellasi,
misalnya
GPS,
Galileo,
Glonass,
Compass, IRNSS dan QZSS. Sistem
kedua
berbasis
terestris
karena
perangkat pemancar sinyal ditempatkan
disejumlah stasiun yang tergabung dalam
suatu jaringan global. Sistem kedua ini
diterapkan oleh sistem Doris,
 Di antara kedua sistem tersebut ditinjau
dari
waktu
eksperimen
keduanya
memungkinkan, tetapi ditinjau dari
pemenuhan kebutuhan untuk pelayanan
seluruh jalur satelit LAPAN yang
ekuatorial, maka dapat dieliminasi IRNSS
dan QZSS yang masing-masing hanya
bersifat regional,
 Kalau ditinjau dari perangkat penerimanya,
baik ditinjau dari ukuran fisik maupun
ketersediaan di pasaran, sistem GPS
paling
sesuai
untuk
kebutuhan
eksperimen pengorbitan satelit LAPAN
kali ini. Di samping ukuran fisik
perangkat penerima dan ketersediaannya
di pasaran, perangkat penerima GPS
masa depan dimungkinkan untuk dapat
mengakses beberapa jenis konstelasi
satelit sehingga dapat memberikan
tingkat ketelitian yang tinggi, serta bebas
dari ketergantungan pada satu sistem
tertentu.
DAFTAR RUJUKAN
Adi
Sadewo Salatun, (2008). Panduan
Perancangan Sistem Pengorbit Satelit,
Lembaga Penerbangan dan Antariksa
Nasional. Handout presentasi tgl. 30
Januari 2008.
Bruyninx, C., 2007. Comparing GPS-only
with GPS+GLONASS Positioning in a
Regional Permanent GNSS Network.
GPS Solution, 11:97-106, 2007.
Changsheng Cai, Yang Gao, 2007. Precise
Point Positioning Using Combined GPS
and GLONASS Observations. Journal of
Global Positioning Systems (2007)
Volume 6 No.1 p 13-22.
Garmin, 2007. Handheld GPS, Booklet.
Honeywell, 2005. Honeywell to Develop
GRAS GPS Air Nav For Airservices
Australia. Website aero-defense. ihs.
com.Accessed 21-04-2008.
IAC – RSA, 2008. GPS constellation status
for 21.04.08 under the analysis of the
almanac accepted in IAC. Information
Analytical Centre (IAC) - Russian
Space
Agency
(RSA)
Website,
accessed 21-04-2008.
ISRO, 2006a. Raytheon complete tests for
GAGAN Satellite Navigational System.
India Defence Website. Accessed 20
June 2006.
ISRO, 2006b. SATNAV Industry Meet 2006.
ISRO Space India Newsletter. AprilSeptember 2006 Issue.
Joe Kunches, 1995. Navigation. in Space
Environment Topics, SE 11. Available
in http://www.swpc.noaa. gov/info/
Navigation.pdf, captured May 2008.
Joe Mehaffey, 2006. Is it Safe to use a
handheld
GPS
Receiver
on
a
Commercial
Aircraft?.
Website
accessed May 15, 2006.
Johnny Appleseed, 2007. Garmin Handheld
GPS. Available in http://www.jagps.com.au/garmin_ handheld.html.1,
captured December 2007.
Jonathan E. Nuechterlein and Philip J.
Weiser, 2005. Digital Crossroads:
American Telecommunications Policy
in the Internet Age, 2005, p. 222.
K.N. Suryanarayana Rao and S. Pal, 2004.
The Indian SBAS System – GAGAN.
Abstract from the India-United States
Conference
on
Space
Science,
Applications, and Commerce. June
2004.
Kaplan, E.D., C.J. Hegarty
(2006).
Understanding GPS: Principles and
Applications. 2nd Edition. Artech
House.
MosNews, 2004. Russian Space Agency
Plans. Accessed 21-04-2008.
NOAA, 2008. What_is_CORS.
Website
accessed 21-04-2008.
RSA, 2007. GLONASS Constellation Status.
Website accessed 6 April 2007.
RSA, 2008. GLONASS Constellation Status.
Website, accessed 15 May 2008.
13
Jurnal Analisis dan Informasi Kedirgantaraan Vol. 5 No. 1 Juni 2008:1-14
Sergey, K., R. Sergey, T. Suriya, 2007.
GLONASS as a Key Element of the
Russian Positioning Service. Advances
in Space Research, 39:1539-1544.
Sudibyo, 2008. Catatan Hasil Pertemuan:
Penyusunan Roadmap Pengembangan
Roket Pengorbit Satelit LAPAN. tidak
diterbitkan.
14
Wikipedia, 2008. GNSS, Glonass, GPS,
Doris dan Compass Navigation
System. Website accessed 21-042008.
Zinoviev, A.E, 2005. Using GLONASS in
Combined GNSS Receivers: Current
Status. Proceedings of ION GNSS
2005, Long Beach, CA, September 1316, 2005.
Fly UP