Memantau apa saja dengan GPS (1)

Teknologi GPS memerlukan 24 satelit buatan (mengorbit pada ketinggian 20.200 km), yang disebut juga space vehicle (SV). Dalam film Enemy of The State, kita sesekali melihat gambar-gambar satelit-satelit tersebut (Gambar 1).

Mengapa harus 24? Supaya semua titik di permukaan bumi dapat terpantau. Ada 6 bidang orbit yang masing-masing berjarak 60o (6 bidang supaya memenuhi 360o), masing-masing terdapat 4 SV (Gambar 2). Dengan susunan seperti ini semua titik di permukaan bumi dapat dipantau oleh 5-8 SV sehingga dapat menyediakan data dan informasi yang sangat akurat.

Jumlah minimal yang dibutuhkan untuk dapat menentukan lokasi (koordinat) obyek yang diamati adalah 4 SV. Mengapa 4? Ini ada hubungannya dengan konsep trilaterasi.

Suatu titik A berada pada jarak a cm dari pengamat X. Dari informasi ini kita cuma bisa mengetahui bahwa X dapat terletak di mana saja sepanjang keliling lingkaran dengan radius a cm (Gambar 3-a). Titik B diketahui berada pada jarak b cm dari X (Gambar 3-b). Dari data kedua ini kita bisa menemukan dua kemungkinan posisi X (titik merah), yaitu di kedua titik perpotongan kedua lingkaran. Kemudian titik C diketahui berada pada jarak c cm (Gambar 3-c) dari posisi X. Dengan data terakhir ini kita bisa dengan tepat memastikan letak X (dalam dua dimensi).

Konsep yang sama diterapkan dalam tiga dimensi. Untuk tiga dimensi ini, yang dibutuhkan bukan tiga lingkaran, tetapi empat bola (lingkaran diganti dengan bola). Titik pusat bola menunjukkan letak/posisi satelit GPS, dan radius bola menunjukkan jarak satelit terhadap permukaan bumi. Dengan minimal empat satelit (SV), koordinat (x, y, z) posisi suatu obyek dapat ditentukan. Konsep ini adalah inti utama teknologi GPS. Bagaimana cara mengetahui jarak satelit? Mudah sekali… hanya menggunakan prinsip fisika paling sederhana. Satelit mengirimkan sinyal radio yang dapat dideteksi oleh alat penerima (receiver) yang berada di bumi. Gelombang radio merupakan gelombang elektromagnetik, jadi kecepatannya (v) 186.000 mil per detik. Dengan menghitung waktu (t) yang dibutuhkan sejak sinyal dipancarkan sampai sinyal itu diterima oleh receiver, jarak (d) satelit dapat ditentukan.
[bersambung ke "Memantau apa saja dengan GPS (2)"]