Oleh: Prof. Madya Ir. Dr. Mardina Abdullah
 
 
Secara global sistem yang digunakan untuk menentukan sesuatu tempat dikenali sebagai Sistem Satelit Navigasi Global (GNSS). Sistem ini baru sahaja diperkenalkan pada abad ke 21. Ia mula diperkenalkan dengan kewujudan sistem navigasi yang dibina di beberapa negara di dunia. Walaupun beberapa sistem navigasi telah siap dan ada juga yang masih dalam pembinaan, satu-satunya sistem GNSS yang berfungsi sepenuhnya di dunia ialah Sistem Penentududukan Global (GPS). GPS diperkenalkan oleh jabatan pertahanan Amerika. Ia juga dikenali dengan nama rasminya NAVSTAR-GPS.
 
Secara nominal, GPS terdiri daripada 24 satelit yang dilancarkan secara berperingkat bermula dari tahun 1978. GPS hanya beroperasi sepenuhnya pada tahun 1995. Sehingga kini ia mempunyai lebih 30 satelit di angkasa. Pada awalnya GPS dibina untuk tujuan ketenteraan tetapi selepas tahun 1983, ia dibuka unutk kegunaan awam. Ia hanya berlaku selepas kapalterbang Korea yang membawa penumpang awam telah ditembak oleh Kesatuan Soviet (sekarang telah terpecah kepada negara Russia dan lain-lain). Kapal terbang tersebut tanpa disedari telah tersasar memasuki ruang angkasa negara mereka ( ketika Amerika menghadapi Perang Dingin dengan Soviet)
 
Satelit GPS
 
Satelit-satelit GPS mengorbit bumi pada ketinggian 20000 kilometer dengan sudut dongak sebanyak 55 darjah dari satah Khatulistiwa dan mencatatkan tempoh selama 12 jam untuk satu pusingan orbit lengkap. Ini bermakna dalam satu hari, satelit yang sama mengorbit bumi sebanyak dua kali. Dengan kata lain, secara umumnya kita boleh melihat satelit yang sama di angkasa sebanyak dua kali sehari. Terdapat enam gugusan satelit yang mengorbit bumi, yang setiap satunya mempunyai empat satelit. Setiap satelit dibina dengan jangkahayat di angkasa selama lebih 10 tahun. Satelit ini mendapat bekalan tenaga elektrik dari panel suria yang dipasang pada badan atau sayap satelit. Satelit yang baharu akan dilancarkan ke orbit dari semasa ke semasa bagi menggantikan satelit yang lama. GPS beroperasi di bawah kawalan Department of Defence (DoD) yang mempunyai pusat kawalan di Amerika Syarikat. Satelit ini menghantar isyarat kepada pengguna untuk menentukan kedudukan dan masa di mana-mana sahaja mereka berada. Isyarat juga boleh diterima dalam apa jua keadaan cuaca tanpa batasan kecuali isyarat tersebut dimatikan oleh kerajaan Amerika.
 
 
Gambar : Satelit GPS
 
Apakah isyarat yang digunakan
 
Satelit GPS merupakan satu sistem komunikasi satu hala bagi menghantar isyarat radio untuk kegunaan tentera dan orang awam. Sebaliknya pengguna tidak boleh menghantar isyarat ke satelit tersebut untuk berkomunikasi. Isyarat radio yang digunakan adalah dalam julat jalur UHF (ultra high frequency). Isyarat radio ini bertindak sebagai pembawa kepada isyarat maklumat yang akan diterima oleh alat penerima isyarat GPS yang dimiliki oleh pengguna. Isyarat maklumat yang dihantar adalah dalam bentuk digit. Ia terdiri dari kod rawak semu (pseudorandom code), data efermeris dan data almanak. Kod rawak semu ini merupakan identifikasi bagi satelit yang menghantar isyarat tersebut.
 
Data efemeris pula akan menyatakan kedudukan satelit berkenaan di orbit dan juga kedudukan satelit yang lainnya. Data almanak menyatakan status satelit (sihat atau tidak), memberikan maklumat tarikh dan masa. Ia juga memberikan data yang penting untuk menentukan kedudukan pengguna. Pengguna awam boleh menerima isyarat ini secara percuma dengan syarat kita mempunyai alat penerima GPS. Walaubagaimanapun alat penerima ini perlu dibeli dengan pelbagai harga mengikut kegunaan tertentu. Isyarat yang diterima oleh orang awam ini terlebih dahulu telah disulitkan oleh kerajaan Amerika dan tidaklah sejitu seperti isyarat yang digunakan oleh tentera Amerika dan sekutunya.Hal ini  demikian kerana tujuan utama GPS adalah untuk ketenteraan. Walaubagaimanapun dengan kaedah pemprosesan isyarat yang tertentu dan terkini, kejituan yang baik boleh dihasilkan oleh pengguna awam.
 
Terdapat beberapa faktor yang boleh mengganggu kejituan GPS. Isyarat GPS perlu merambat/bergerak melalui atmosfera seperti lapisan ionosfera dan troposfera menuju ke bumi. Keadaan semulajadi lapisan ini akan melambatkan isyarat tersebut untuk sampai ke bumi.Perisian dan kiraan tertentu boleh digunakan untuk mengurangkan kesan lambatan ini. Isyarat GPS hanya boleh diterima di kawasan lapang dan bukan di dalam bangunan.
 
Isyarat yang diterima juga boleh terhalang oleh objek-objek seperti pokok, bangunan, bukit dan sebagainya. Isyarat yang terpantul oleh halangan ini ada juga yang boleh dikesan  oleh alat penerima GPS tetapi agak lemah. Kesan gangguan ini dikenali sebagai berbilang laluan (multipath). Ala penerima GPS yang biasanya menggunakan jam kuartza kurang jitu untuk segerak dengan isyarat GPS kerana jam GPS terdiri daripada jam atom. Gangguan ini dikenali sebagai ralat jam. Antara gangguan lain termasuklah ralat satelit, ralat alat penerima dan ralat dalam isyarat.
 
Kegunaan
 
Kebanyakan kita menggunakan GPS secara komersil untuk menentukan lokasi sesuatu tempat. Terdapat pelbagai jenis alat penerima isyarat satelit gps di pasaran untuk tujuan ini. Jenis yang popular digunakan untuk tujuan komersial antaranya termasuklah Garmin, Navman dan TomTom. Alat penerima ini boleh memberikan ketepatan kedudukan dalam lingkungan 10 meter dari kedudukan sebenar. Dengan gabungan peta digital dan GPS, pengguna boleh melihat kedudukan mereka pada peta tersebut sama ada dalam kedudukan statik ataupun bergerak. Kini perisian ini boleh didapati dalam telefon mudah alih seperti Nokia, Iphone, Blackberry dan juga alat Pembantu Digital Peribadi (Personal Digital Assistant, PDA) jenis hTC.
 
Persatuan Automobil Malaysia ( Automobile Assosiation of Malaysia, AAM) menggalakkan ahli-ahlinya memasang penjejak pintar (AAM smart tracker) untuk menjejak kenderaan yang dicuri. Penjejak pintar ini menggunakan GPS untuk mengesan lokasi kenderaan tersebut. Memandangkan banyaknya berlaku kemalangan jalanraya berpunca daripada bas yang dalam perjalanan jauh, maka kerajaan telah menyarankan agar pengusaha bas melengkapkan kenderaan penumpang tersebut dengan alat penerima GPS. Dengan itu pengusaha bas boleh memantau kelajuan bas yang dipandu serta kedudukan bas juga boleh diketahui. Satu ketika dahulu teksi di KLIA juga dilengkapkan dengan sistem GPS. Di Indonesia, teksi kepunyaan syarikat Blue Bird, misalnya dilengkapkan dengan sistem ini. Kenderaan mewah seperti BMW dan Mercedes juga telah siap dipasang dengan GPS.
 
Kanak-kanak boleh menggunakan jam tangan yang dilengkapi dengan alat penerima GPS seperti jenis Wherify. Dengan itu ibubapa atau penjaga boleh menjejak lokasi anak mereka sekiranya mereka sesat atau hilang. Untuk tujuan pemetaan dan ukur yang memerlukan bacaan yang lebih jitu dengan ketepatan kurang dari satu meter, alat penerima yang jauh lebih mahal digunakan seperti Trimble, Leica, Navtech dan sebagainya. Contohnya Jabatan Ukur dan Pemetaan Malaysia (JUPEM) menggunakan alat penerima jenis Trimble untuk menentukan kedudukan untuk membina peta. Dalam ketenteraan, kedudukan yang jitu sangat diperlukan untuk pelancaran peluru berpandu bagi memastikan ia tidak tersasar ke tempat lain yang boleh membahayakan orang awam.
 
Rusia merupakan pemaju yang kedua penting dengan sistemnya yang diberi nama Sistem Navigasi Orbit Global (Global’naya Navigagatsionnaya Sputnikovaya Systema, GLONASS). Mereka telah mula beroperasi sejak tahun 1976. mereka juga telah melancarkan satelit ini untuk tujuan ketenteraan dan boleh digunakan oleh orang awam. Walaupun ia memberikan kejituan lebih baik daripada GPS tetapi isyarat yang dihantar agak tidak konsisten dan tidak dipantau dengan baik.
 
Baru-baru ini China juga telah melancarkan satelit navigasinya yang dikenali sebagai Beidou (Big Dipper). Menyedari kepentingan satelit navigasi ini dan untuk mengelakkan kebergantungan kepada satelit Amerika Syarikat, Kesatuan Eropah telah mula melancarkan satelit navigasi mereka iaitu Galileo. Sistem satelit ini dibina dan dikendalikan oleh orang awam. India juga akan melancarkan satelitnya yang dikenali sebagi Sistem Satelit Navigasi Wilayah India ( Indian Regional Navigational Satellite System, IRNSS). Di samping itu GPS pula sekarang ini dalam fasa pemodenan untuk menambahbaik lagi perkhidmatan mereka untuk ketenteraan dan juga orang awam.
 
Catatan : // Penulis merupakan Pensyarah Jabatan Kejuruteraan Elektrik, Elektronik dan Sistem dan Felo Bersekutu Institut Sains Angkasa, Universiti Kebangsaan Malaysia.
 
Artikel ini pernah muncul di Dewan Kosmik April 2009, dan dimuatkan kembali ke MajalahSains.Com dengan persetujuan Penulis

 

Share on Facebook