Dalam postingan blog ini, kita akan menjelajahi cara kerja GPS, bagaimana GPS menghitung lokasi kita, dan bagaimana satelit GPS menyediakan informasi lokasi di mana pun di Bumi.
GPS adalah teknologi yang sangat kita kenal dalam kehidupan sehari-hari, baik itu polisi yang melacak lokasi tersangka atau menggunakan navigasi ponsel pintar. Berikut adalah sebuah adegan dari novel Dan Brown, 'The Da Vinci Code'. Sophie dan Langdon bersembunyi di kamar mandi. Sophie memutuskan untuk membantu Langdon melarikan diri; dia mengambil alat pelacak dari saku kiri mantelnya, menaruhnya di dalam sebatang sabun, dan melemparkannya ke arah sebuah trailer yang lewat. Polisi salah mengira Langdon telah naik ke trailer tersebut dan mengejarnya dengan sia-sia, sehingga Langdon dan Sophie dapat melarikan diri dari Museum Louvre dengan selamat. Bagaimana polisi dapat melacak lokasi Langdon menggunakan alat pelacak tersebut? Prinsip di baliknya terletak pada GPS.
GPS (Global Positioning System) adalah sistem navigasi satelit yang menghitung lokasi pengguna menggunakan sinyal yang dipancarkan oleh satelit.
Bisakah suatu lokasi ditentukan hanya dengan menggunakan satu satelit? Sayangnya, tidak. Hal ini karena informasi jarak yang diberikan oleh satu satelit saja mencakup lokasi yang tak terhitung jumlahnya pada jarak yang tepat tersebut. Seiring bertambahnya jumlah satelit, lokasi yang tumpang tindih akan menyempit dari suatu area menjadi garis, dan kemudian menjadi satu titik.
Untuk memahami jumlah satelit yang optimal, kita harus terlebih dahulu memahami konsep dimensi. Dimensi didefinisikan sebagai jumlah arah di mana suatu objek dapat bergerak secara independen. Hal ini karena mengetahui seberapa jauh dan ke arah mana suatu objek telah bergerak dari titik acuan memungkinkan kita untuk menentukan posisinya.
Dalam satu dimensi, posisi suatu objek dapat ditentukan hanya dengan mengetahui seberapa jauh objek tersebut telah bergerak maju atau mundur. Dalam dua dimensi, informasi dalam dua arah—maju/mundur dan kiri/kanan—diperlukan. Jadi, bagaimana dengan ruang tiga dimensi? Ketiga arah—maju/mundur, kiri/kanan, dan atas/bawah—diperlukan. Karena ruang yang kita huni adalah tiga dimensi, informasi mengenai ketiga arah ini diperlukan untuk menghitung posisi.
Oleh karena itu, empat satelit diperlukan untuk menghitung posisi yang tepat dalam ruang tiga dimensi, karena informasi dibutuhkan mengenai titik referensi serta arah maju-mundur, kiri-kanan, dan atas-bawah. Namun, dengan memanfaatkan fakta bahwa pengguna berada di permukaan Bumi, Bumi itu sendiri dapat berfungsi sebagai bidang referensi, yang berarti bahwa, secara teori, posisi dapat dihitung hanya dengan menggunakan tiga satelit. Namun, sistem GPS yang sebenarnya menggunakan total empat sinyal satelit. Satelit tambahan digunakan untuk mengoreksi kesalahan waktu yang terjadi selama transmisi dan penerimaan sinyal; satelit ini membantu menentukan posisi yang lebih akurat dengan menghitung waktu yang dibutuhkan cahaya untuk menempuh perjalanan.
Sekarang, mari kita lihat bagaimana informasi jarak yang diterima dari satelit dihitung. Di bagian ini, Anda akan melihat mengapa teorema Pythagoras dan fungsi trigonometri—yang telah Anda pelajari di pelajaran matematika sekolah menengah—sangat penting.
Triangulasi adalah metode untuk menghitung koordinat dan jarak suatu titik tertentu menggunakan sifat-sifat segitiga. Dengan dua titik acuan, jika Anda mengukur sudut yang dibentuk oleh alas dan dua sisi lainnya dari segitiga yang dibentuk oleh lokasi yang tidak diketahui dan kedua titik acuan tersebut—dan mengetahui panjang sisi-sisinya—Anda dapat menghitung koordinat dan jarak menggunakan hukum sinus dan rumus lainnya.
Sebagai contoh, anggaplah kita sedang mengukur jarak dari pantai ke sebuah kapal di laut. Seorang pengamat mengukur sudut α dan β dari dua titik tetap, A dan B, masing-masing. Jika jarak l antara A dan B diketahui, atau jika koordinat kedua titik tersebut diketahui, koordinat kapal di titik C dapat dihitung menggunakan sifat-sifat segitiga sebangun dan hukum sinus, dan jarak d dari pantai ke kapal juga dapat ditentukan. GPS beroperasi dengan prinsip yang sama.
Sistem ini menghitung lokasi suatu objek di Bumi dengan menggabungkan posisi satelit dengan informasi jarak yang diukur dari satelit tersebut.
Saat ini, sistem GPS terdiri dari sekitar 31 satelit operasional; dari jumlah tersebut, umumnya 24 atau lebih membentuk sistem operasional inti, sementara sisanya berfungsi sebagai cadangan atau memberikan peningkatan kinerja. Satelit-satelit ini mengorbit Bumi di sepanjang beberapa bidang orbit dan dirancang sedemikian rupa sehingga beberapa satelit GPS dapat diamati secara bersamaan dari mana saja di dunia. Hal ini memastikan sinyal yang stabil dari setidaknya empat satelit, sehingga memberikan informasi lokasi yang lebih akurat. Satelit GPS ditenagai oleh panel surya.
Luangkan waktu sejenak untuk melihat ke langit malam. Jika Anda melihat titik yang sangat terang dan bergerak, itu mungkin satelit GPS yang sedang menghitung lokasi Anda.
