TUGAS KE-2Sistem Penentuan Posisi BebasisSatelit

PROGRAM STUDI TEKNIK GEODESI DAN GEOMATIKAFAKULTAS ILMU DAN TEKNOLOGI KEBUMIANINSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG2011

A. Satelit Fotografi

Karateristik Umum

Prinsip dasar satelit fotografi: merupakan sistem pengamatan posisi dari bumi ke angksa melalui satelit, dihasilkan melalui tracking roket dan fotogrametri, menggunakan kamera , titik kontrol nya citra dari bintang, tidak banyak digunakan setelah tahun 1970 an karena kurangnya presisi dari observasi (pengamatan)

Metode satelit fotografi ini sudah ada sejak 1957, digunakan rumus Stellar triangulation yang digunakan oleh para astronomi dengan target adalah bulan. Tujuan utama satelit fotografi ini pada tahun pertama difokuskan untuk pembangunan perbaikan model orbit satelit bumi dan menentukan substansi geometri dan model fisik bumi. Banyak pengamatan yang dilakukan sejumlah besar satelit meliputi penentuan posisi bumi. Prinsip dalam pengambilan foto adalah menyatukan satelit dengan latar belakang foto berupa objek bintang.Satelit fotografi umumnya menggunakan suatu alat optis yaitu sejenis kamera atau theodolite untuk membidik target yang berupa bendabenda angkasa atau bahkan satelit sebagai benda angkasa buatan manusia. Benda optis yang digunakan tersebut harus memiliki kualitas yang baik dengan pengaruh geometri yang kecil serta kepekaan yang tinggi pula didalam menerima intensitas cahaya.Dalam satelit fotografi yang dibutuhkan adalah kamera tracking yang sesuai, posisi bintang yang tepat, dan metode yang sesuai dari penghitungan lempeng dan reduksi lempeng. Selebihnya, jangka waktu observasi harus dihubungkan dengan akurasi pada skala waktu, kondisi geometric dari 2 stasiun. Satelit fotografi dilengkapi juga dengan retro-reflektors. Penembakan diperlukan untuk membagi jalur bintang dan satelit kedalam gambaran kecil yang terpisah yang dapat ditentukan pada komparator. Elemen optikal dari satelit fotografi harus memiliki kualitas yang tinggi untuk mengecilkan distorsi geometri dan kualitas intensitas cahaya. Beberapa konsep satelit fotografi, diantaranya : 1. Azimuthal mounting : kamera dilengkapi dengan sinyal dari stasiun bumi dan ditentukan pula oleh bintang. 2. Equatorial mounting : mounting jenis ini berotasi parallel pada sumbu bumi dan mengikuti rotasi diurnal. Citra bintang disajikan sebagai titiknamun jalur satelitnya dibagi menjadi beberapa bagian citra dengan rotasi. Pada penembakan laser atau untuk fotografi dengan satelit EGS akan didapatkan citra dengan kualitas tinggi. Contoh : ballistic camera BMK, carl zeiss, oberkochen. 3. Tiga sumbu mounting : kamera dapat mengikuti satelit ( kamera tracking ) 4. Solusi campuran : kamera dapat digunakan dari satelit atau bintang. Satelit yang jenuh dapat diidentifikasikan dari bintang. Contoh : sistem observasi satelit, SBG, carl zeiss jena. Tipe kamera yang ada pada satelit fotografi adalah :1. BC4 camera2. Ballistic camera BMK3. Baker Nunn camera4. SBG cameraContoh Film yang digunakan pada kamera satelit fotografi :ASAFilmAplikasi

100Fuji HQ 100, Kodak Gold 100Pada satelit yang cerah

400Fuji Super G Plus 400, Fuji Superia 400Pada satelit dengan penerangan cukup

800Fuji Superia 800Pada satelit dengan penerangan cukup

1600Fuji Superia 1600Pada satelit jemu

3200Kodak TMAX P32002Pada satelit jemu

Parameter yang diketahui

Posisi dari citra satelit dalam film yang sudah diproses diukur kemudian dengan mengacu pada bintang pada daerah pengamatan. Jika posisi dari bintang diketahui, maka kenaikan toposentrik yang tepat dan deklinasi dari satelit dapat ditentukan. 3 penentuan yang dikombinasikan dengan koordinat yang telah diketahui dari kamera adalah cukup untuk menentukan orbit dari satelit. Observasi tambahan dapat digunakan untuk memperbaiki keakuratan dari orbit.Parameter orientasi kamera yang diperlukan diantaranya : 1. Elemen kepler 2. Ephemrides 3. Posisi bintang 4. Reduksi lempeng ( fotogrametri dan astrometri ) 5. Refraksi satelit6. Aberrasi satelit 7. Fase satelit 8. Distorsi Radial dan tangensial

Besaran yang diukur

Refraksi, aberasi, dan phase sudut dari sinar yang dipantulkan satelit atau target. Hubungan antara benda angkasa yang satu dengan lainnya sehingga dapat dijadikan titik acuan dari objek di bumi. Jarak radial dari pusat bumi ( geosentrik ). Umumnya metode yang digunakan Secara bergantian , bila orbit dari satelit diketahui, maka memungkinkan untuk menentukan koordinat geosentrik dari kamera. 2 teknik sudah digunakan.Metode Geometrik Pada metode ini 2/lebih kamera secara bersamaan merekam citra satelit dan posisi kamera ditentukan melalui triangulasi.Metode DinamikPada metode ini, observasi tidak sepenuhnya bersamaan tetapi pengetahuan yang tepat dari orbit satelit dibutuhkan. Cara Mendapatkan Posisi Titik dari Parameter dan Besaran yang diketahui Metoda dari satelit fotografi adalah dengan menentukan posisi suatu benda angkasa yang dianggap sebagai suatu titik acuan yang telah diketahui koordinatnya, dari titik acuan tersebut kita dapat menentukan posisi kita relatif terhadap benda- benda angkasa yang akan kita tetntukan koordinatnya, Kesalahan-kesalahan acak satelit yang dapat dieliminasi: kesalahan dalam katalog posisi bintang kesalahan waktu. Kesalahan acak saat pengukuran ke bidang datar skintilasi (cahaya yang terlalu terang) distorsi emulsifoto yang tidak beraturan.

B. Doppler Surveying ( TRANSIT )

Karakteristik Umum

Efek Doppler, dinamakan setelah Christian Doppler ( 1803-1853 ) menyebutkan bahwa perbedaan antara frekuensi dari radiasi diterima dari suatu titik dan frekuensi dari sumber, pada saat sumber dan titik tersebut bergerak dengan pengaruh dari satu sama lain. Teknik observasi didasarkan pada prinsip Doppler yang digunakan dalam ilmu dan teknologi untuk menentukan kecepatan. Dalam astronomi, jari-jari kecepatan dari jarak kosmik objek ditentukan dari garis spectral. Kecepatan berubah dan mempengaruhi elemen orbital, dapat ditentukan dari penentuan frekuensi dengan alat-alat yang sederhana. Dengan teknik ini, elemen orbital dari satelit artificial yang pertama ditentukan tanpa informasi ( Priester, Hergenhahn 1958 ).Metode tersebut digunakan untuk tracking stasiun bumi, dimana posisi observer yang tidak diketahui dapat ditentukan dari penentuan sisi Doppler ketika posisi satelit telah diketahui (Guier, Weiffenbach; 1960). Ide tersebut telah menjadi dasar sistem navigasi satelit global, Navy Navigation Satellite System (NNSS), yang dikenal juga sebagai NAVSAT atau sistem TRANSIT. Konsep tersebut dimulai pada tahun 1958 dan mulai digunakan pada tahun 1964 lalu diaplikasikan dalam dunia sipil pada tahun 1967. Sistem TRANSIT memiliki tingkat ketelitian yang tinggi maka mulai tahun 1970 digunakan untuk aplikasi geodetic contohnya untuk interpretasi geometric.

Konsep efek Doppler untuk gelombang elektromagnetik :fr / fs = 1 (v / c.cos ) / 1 (v2 / c2)Keterangan : fs = frekuensi transmisi dari satelit Sfr = frekuensi receiver dari stasiun observasi Pv = kecepatan satelitc = kecepatan cahayar = jarak antara pengamat dan satelit = sudut antara vector kecepatan dari satelit dan garis satelit pengamat Satelit Transit

Sistem Transit digunakan pada orbit polar yang rendah, yaitu pada ketinggian 1100km, dengan periode orbital 106 menit. Gabungan antara 5 buah satelit Transit dibutuhkan untuk jaringan global. Ketika sistemnya dioperasikan satelit tetap berada di orbit.Orbit satelit Transit dipilih untuk menutupi seluruh Bumi dan satelit tersebut bertemu di kutub dan berpisah di ekuator. Apabila salah satu satelit terlihat di suatu garis lintang, perbaikan dapat dilakukan ketika satelit tersebut telah berada diorbitnya kembali. Di ekuator,hal tersebut dapat terjadi pada orbital waktu (Bumi berputar 15 per jam) dan dapat terjadi bentrokan pada waktu tertentu. Pada tinggi yang tepat penundaan dapat terjadi antara 1 atau 2 jam. Transit memiliki kemampuan pada kecepatan yang tinggi dan dapat menentukan posisi real time.Transit memiliki ketepatan sampai 200 meter dan menyediakan sinkronisasi waktu sampai 50 mikrosekon. Satelit Transit juga menyiarkan pesan tertulis walaupun itu hanyalah fungsi sampingan. Prinsip utama pengoperasian satelit Transit mirip dengan sistem yang digunakan pada transmisi lokator, kecuali apabila ada transmiter yang berada di bawah tanah dan receivernya di orbit. Detil pada sinyal dikirim dari stasiun bawah tanah, yang diperbaiki pada transmitter dengan memakai proses similar menjadi Transit. Sistem Transit menyiarkan sinyal secara kontinu yang terdiri dari waktu yang teliti, seperti parameter orbital dari satelit. Sinyal tersebut dikirim ke memori tiap satelit dan ditransmisikan. Sinyal tersebut dapat digunakan untuk menghitung lokasi satelit pada setiap waktu. Layaknya sebuah penerima satelit, frekuensi yang diterima lebih tinggi dari frekuensi transmisi dalam kaitan dengan efek Doppler, dan sinyalnya memiliki frekuensi yang lebih rendah seperti satelit receded. Apabila satelitnya benar di atas frekuensi maka akan cepat berhenti, namun dengan satelit pada satu sisi maka akan ada suatu waktu dimana jarak tidak akan berubah dan frekuensinya akan lebih lambat. kecepatan dari suatu frekuensi mengindikasikan seberapa panjang satelit tersebut memiliki satu sisi atau lainnya pada receiver. Sistem navigasi tradisional dapat digunakan untuk memilih dua kemungkinan, kiri atau kanan, akan benar. Penghitungan jarak memakai sudut deviasi dari frekuensi yang diprediksi dari frekuensi observasi (komputasi dari posisi estimasi dan parameter orbital dari satelit). Kesalahan pada satelit Transit dilatar belakangi oleh kesalahan operator dan komputer navigasi.

Parameter yang diketahui

Ada tiga tipe informasi yang ditransmisikan oleh tiap satelit :1. Dua frekuensi yang stabil untuk observasi dari Doppler2. Waktu sinyal setiap dua menit waktu universal (UTC)3. Elemen orbital yang terprediksi (penyiaran ephemeris) untuk menentukan posisi satelit.Selain itu, ada beberapa parameter lain yang diketahui, antara lain:1. Kecepatan cahaya.2. Frekuensi stabil yang dikirimkan receiver.3. Frekuensi stabil yang dikirim oleh satelit.

Besaran yang diukur

Sistem Transit memiliki parameter gaya berat yang ditentukan pada waktuyang sama dan diobservasikan dengan cepat. Prediksi akurasi orbit dipengaruhi oleh :1. Koordinat stasiun pengirim2. Parameter penggunaan medan gaya berat3. Pemodelan kekuatan non gravitasi4. Pergerakan kutub dan rotasi Bumi5. Perbedaan frekuensi yang dikirim oleh receiver dengan frekuensi yang diterima satelit (fg fs).6. Posisi satelit (X, Y, Z).

Cara Mendapatkan Posisi Titik dari Parameter dan Besaran yang diketahui

Dalam penerapannya untuk keperluan geodetis, suatu satelit S ,memancarkan GEM dengan frekuensi fs yang akan ditangkap penerima (R) di bumi. Dalam orbitnya satelit akan mendekati/menjauhi Stasiun R dalam arah radial dengan kecepatan V, sehingga sinyal diterima di R dengan frekuensi fr.Di penerima dibuat suatu sinyal dengan frekuensi fg, yang dicampur dengan sinyal yang diterima fr,menghasilkan sinyal baru ( fg fr ) beat frequency. Jumlah getaran beat frequency dalam selang waktu tertentu: t1N12 = (fg - fr) dt t2(rik rij) = (dt2- dt1). Cdimana = selisih waktu sinyal dari satelit= jarak yang ditempuh satelitSubstitusi memberikan:(rik-rij) = c N12 c (fg-fs) (t2-t1)Bila koordinat-koordinat satelit adalah (X,Y,Z)jk dan koordinat koordinatpenerima yang akan ditentukan adalah (X,Y,Z)i maka:rij = [ (Xj Xi )2 + (Yj Yi )2 + (Zj Zi ) 2 ]rik = [ (Xk Xi )2 + (Yk Yi )2 + (Zk Zi ) 2 ] Sistem Transit saat ini telah jarang digunakan karena telah ada system GPS. Sistem Transit telah jarang digunakan sejak 1996 karena ketelitiannya hanya mencapai 1 jam atau lebih dan program satelit Transit dinilai leboh rumit.

C.Astronomi Geodesi

Karakteristik Umum

Astronomi Geodesi ialah metode tertua dalam penentuan posisi dengan mengguankan bantuan benda-benda langit yang telah diketahui koordinatnya. Metode ini tidak menggunakan bantuan sistem satelit, tetapi menjadi titik awal penggunaan sistem satelit dalam navigasi. Astronomi geodesi berbasiskan pada pengamatan bintang, dan sampai saat ini masih digunakan meskipun terbatas pada aplikasiaplikasi tertentu saja. Sebagai contoh metode ini telah digunakan sejak 1884 untuk penentuan lintang secara teliti di Potsdam. Disamping itu metode astronomi geodesi ini juga sudah berkontribusi dalam pengamatan pergerakan kutub (polar motion) sejak tahun 1890 (FGS, 1998). Prinsip dasar astronomi geodesi menggunakan sifat sifat bumi yangberevolusi terhadap matahari dan berotasi secara periodik, sifat objek langit lainnya. Pengamatan Astronomis antara lain bertujuan untuk penentuan azimuth suatu arah antara dua titik di muka bumi yang sangat diperlukan di dalam pekerjaan pengadaan titik-titik kerangka dasar horisontal untuk pekerjaan pemetaan. Sedangkan Azimuth diperlukan untuk pemberian arah awal(orientasi utara) dan mengontrol ukuran-ukuran sudut pada ukuran poligon atau triangulasi.

Dalam astronomi geodesi, didasarkan pada aturan astronomi spherical, orientasi vector gaya berat lokalnya (lintang geografik , garis bujur geografik ), dan azimuth astronomik A dari tanda terrestrial ditentukan dari observasi natural dari beberapa bintang. Dengan gravimetric, kita dapat menghitung gaya berat yang merupakan perbesaran dari vector percepatan medan gaya berat. Dengan penghitungan geodetic terrestrial kita dapat mengetahui sudut horizontal, jarak, sudut zenith, dan penghitungan perbedaan tinggi, dan dapat juga dilakukan penghitungan lokasi titik permukaan. Dalam geodesi satelit, didasarkan pada observasi artificial celestial bodies, jarak, dan tingkatan jarak ditentukan diantara stasiun Bumi dan satelit atau antar satelit. Foto Milky Way. Diambil dari Mount Pinos, CaliforniaHasil dari astronomi geodesi atau observasi gravimetric digunakan diantara medan dari astronomical dan geodesi fisik untuk menentukan medan gaya berat dan bentuk Bumi (Torge;1991). Di Jerman, metode klasik tersebut dinamakan Erdmessung dan berhubungan dengan konsep global geodesi di Imggris. Masalah utama adalah menentukan ellipsoid Bumi dan geoid yang tepat. Penentuan koordinat ellipsoidal dari sistem koordinat 3-D, yang pada dasarnya ditentukan dari penghitungan terrestrial geodesi, dihubungkan dengan geodesi matematikal. Klasifikasi terpisah dari observasi dan teknik komputasi, seperti membangun medan klasik dari pengajaran dan praktek geodesi, tidak berhubungandengan jalur geodesi satelit. Observasi, komputasi, dan analisis seringkali diperlakukan bersama. Dalam masalah global, Geodesi satelit berhubungan dengan geodesi global. Dalam masalah local dan regional, geodesi satelit merupakan bagian dari surveying. Dan sebaliknya, geodesi matematika dan geodesi astronomi menyediakan dasar yang penting dalam satelit geodesi dengan sistem referensinya. Astronomi geodesi menyediakan informasi medan gaya berat Bumi.

Parameter Yang Diketahui

Penentuan posisi secara astronomi dapat dipahami dalam menentukan lintang dan bujur astronomi sebagai sebuah titik dari observasi dasar l tertentu terhadap bintang. Penentuan azimuth astronomi terhadap titik lain (dengan dasar astronomi) secara tradisional sudah dipertimbangkan menjadi bagian yang penting dalam pembahasan ini. Penjabaran model matematika kebanyakan menyambungkan observasi l dengan posisi astronomi atau azimuth A menjadi tiga kelas. yaitu:- model lintang : f1 ( ,l) = 0- model kutub : f2 ( , l)= 0- model azimuth : f3(A,l)=0 dan dapat ditentukan terpisah atau bersama tergantung dari bentuk model dan observasi l yang dibutuhkan. Observasi dapat dikumpulkan dengan akurasi yang berbeda-beda. Dengan mutlak dibutuhkan pada semua model di atas adalah koordinat dari pemgamatan bintang . Kita tentukan koordinat yang kita cari nanti dengan koordinat (, ) yang dikenal dengan sistem AP yang diperoleh melalui sistem APFS.

Besaran yang Diukur

Umumnya model lintang dibutuhkan pada observasi dimana terdapat dua nilai dari jarak zenith Z (atau sudut vertikal v), dan sudut jam dari bintang h. Yang semuanya tidak dapat ditentukan langsung, tetapi ditentukan oleh bebrapa jumlah dari yang diperoleh dari daftar katalog bintang dan waktu pengukuran. Model Kutub hanya membutuhkan pengetahuan tentang h, waktu dan dari bintang yangdigunakan. Pemodelan dan secara bersamaan dikarakteristikkan dengan memerlukan pengukuran dari jarak zenith (Z1 dan Z2) dan sudut jam (h1 dan h2) pada minimum dua bintang. Model Azimuth menggunakan , baik Z maupun h pada sudut horizontal diantara bintang yang ditentukan dan titik yang diinginkan.

Cara Mendapatkan Posisi Titik dari Parameter dan Besaran yang diketahui

a. Metode Sudut WaktuA = ( cos g cos ) / ( sin ) dx + sin a cot Z . db. Model matematik lintangDiperoleh dari transformasi antara AP dan sistem LAx LA x APy = R3 () R2( - ) P2R3 (LAST ) yz zc. Model Matematik kutubDimana telah diketahui GAST diperoleh melalui UT dengan menyamakan waktu lokal (contoh kronometer kristal quartz) dengan waktu standar dengan acuan waktu sinyal radio HF dan LAST yang diperoleh dari banyaknya pengamatan.LAST = h + Jadi = arc cos cos Z sin sin + - GASTcos cos d. Model Matematik azimut astronomiTerdapat lintang yang harus diketahui, dan sudut jam h , IT selanjutnya harus diketahui juga dan GAST yang diperoleh dari pengukuran titik secara terrestrial dengan menggunakan theodolit universal atau theodolit geodetik dan ditambahkan pada Azimuth A dari SdA = sin A cot Z d + cos ( tan cos A cot Z ) d htan = cos A cot Z

D.SLR ( Satellite Laser Ranging )

Karakteristik umum

SLR (Satellite Laser Ranging) merupakan salah satu sistem penentuan posisi absolut yang paling teliti pada saat ini, yang pada awalnya dikembangkan oleh NASA pada tahun 1964. Sistem SLR berbasiskan pada pengukuran jarak dengan menggunakan pulsa laser yanag ditembakan dari suatu stasiun bumi ke satelit yang dilengkapi dengan sejumlah retro-reflektor . Pulsa ini selanjutnya dipantulkan balik ke stasiun yang bersangkutan. Pengukuran jarak ke satelit dilakukan pada saat satelit melintas diatas stasiun pengamat. Dengan menggunakan data data pengukuran jarak ini serta informasi orbit satelit maka selanjutnya koordinat dari stasiun bumi dapat ditentukan Prinsip kerja dari SLR menggunakan pengukuran jarak dengan pulsa laser yang ditembakkan dari stasiun bumi ke satelit yang dilengkapi dengan sejumlah retro-reflektor laser yang kemudian pulsa tersebut dipantulkan kembali ke stasiun yang bersangkutan. Untuk dapat menentukan koordinat dari stasiun bumi, maka dilakukan pengukuran jarak ke satelit yang dilakukan ketika satelit melintas diatas stasuin pengamat dan juga perlu diketahui informasi mengenai orbit satelit tersebut.

Parameter yang diketahui

Parameter yang diketahui dari sistem penentuan posisi dengan metode SLR ini adalah. koordinat dari stasuin pengamat yang menembakkan laser, kecepatan cahaya, serta informasi mengenai orbit dari satelit yang dituju perlu juga dikuasai terkait dengan besaran-besaran yang akan diperlukan dalam perhitungan nantinya.

Besaran yang diukur

Adapun besaran yang diukur pada metode SLR ini adalah selang waktu tempuh pulsa laser yang ditembakkan dari stasiun pengamat menuju satelit kemudian dipantulkan kembali ke stasiun pengamat dibumi, besar frekuensi GEM, kemudian besaran jarak d antara satelit dan stasiun pengamat. Dapat dirumuskan dengan peramaan berikut : d = c. t 2 c = kecepatan cahaya t = waktu tempuh laser dari stasiun bumi ke satelit dan kembali lagi ke stasiunbumi

Cara Mendapatkan Posisi Titik dari Parameter dan Besaran yang diketahui

Tentu saja dalam pelaksanaannya tidak semudah yang dibayangkan karena banyak melibatkan persamaan matematika dan fisika serta sangat dipengaruhi faktor-faktor koreksi yang harus adas dalam perhitungan. Namun pada intinya pengukuran dengan metode SLR menggunakan prinsip dasar trilaterasi. Semakin meningkatnya tingkat presisi ukuran jarak yang dicapai dari tahun ketahun, maka pengaplikasian bidang dari SLR semakin luas juga. Geometri pengamatan SLR dapat diformulasikan sebagai berikut : d = c. t / 2 + do + ds + db + df + dr + Dimana: t = data ukuran waktu tempuh pulsa laser do = koreksi eksentrisitas di tanah ds = koreksi eksentrisitas di satelit db = delay sinyal di sistem tanah (ground system) dr = koreksi refraksi = kesalahan random dan bias yang tersisa Refraksi yang disebabkan lapisan troposfer dikreksikan terhadap perhitungan. Koreksi refraksi untuk jarak ukuran dengan model Marini dan Murray. Parameter frekuensi laserf () dapat dihitung dengan persamaan : f() = 0,9650 + 0,0164 + 0,000228 2 4Fungsi lokal stasiun laser f (,H) adalah: f( ,H) = 1 0,026 cos 2 - 0,00031 H dimana: = panjang gelombang laser (m) = lintang dari stasiun pengamat H = ketinggian dari stasiun pengamat (km) Titik referensi geometris pada stasium bumi SLR umumnya tidak sama dengan titik nol pada pengamatan secara elektris. Bias ini umum dinamakan delay sinyal dan besarnya ditentukan dengan proses kalibrasi sistem.

E.GPS( Global Positioning System )

Karakteristik Umum

Secara umum ada tiga segmen dalam sistem GPS yaitu segmen sistem kontrol, segmen satelit, dan segmen pengguna. Satelit GPS dapat dianalogikan sebagai stasiun radio angkasa, yang diperlengkapi dengan antena-antena untuk mengirim dan menerima sinyalsinyal gelombang. Sinyal-sinyal ini selanjutnya diterima oleh receiver GPS didekat permukaan bumi,dan digunakan untuk menentukan informasi posisi, kecepatan, maupun waktu. Selain itu satelit GPS juga dilengkapi dengan peralatan untuk mengontrol attitude satelit. Satelit-satelit GPS dapat dibagi atas beberapa generasi yaitu ; blok I, blok II, blok IIA, blok IIR dan blok IIF. Hingga april 1999 ada 8 satelit blok II, 18 satelit blok IIA dan 1 satelit blok II R yang operasional.Secara umum segmen sistem kontrol berfungsi mengontrol dan memantau operasional satelit dan memastikan bahwa satelit berfungsi sebagaimana mestinya Segmen pengguna terdiri dari para pengguna satelit GPS di manapun berada. Dalam hal ini alat penerima sinyal GPS ( GPS receiver) diperlukan untuk menerima dan memproses sinyal -sinyal dari satelit GPS untuk digunakan dalam penentuan posisi, kecepatan dan waktu. Komponen utama dari suatu receiver GPS secara umum adalah antenna dengan pre-amplifier, bagian RF dengan pengidentifikasi sinyal dan pemroses sinyal, pemroses mikro untuk pengontrolan receiver, data sampling dan pemroses data ( solusi navigasi ), osilator presisi , catu daya, unit perintah dan tampilan, dan memori serta perekam data. Ada 3 macam tipe alat GPS, dengan masing-masing memberikantingkat ketelitian (posisi) yang berbeda-beda. Tipe alat GPS pertama adalah tipe Navigasi (Handheld, Handy GPS). Ketelitian posisi yang diberikan saat ini baru dapat mencapai 3 sampai 6 meter. Tipe alat yang kedua adalah tipe geodetik single frekuensi (tipe pemetaan), yang biasa digunakan dalam survey dan pemetaan yang membutuhkan ketelitian posisi sekitar sentimeter sampai dengan beberapa desimeter. Tipe terakhir adalah tipe Geodetik dual frekuensi yang dapat memberikan ketelitian posisi hingga mencapai milimeter. Tipe ini biasa digunakan untuk aplikasiprecise positioning seperti pembangunan jaring titik kontrol, survey deformasi, dan geodinamika.

Parameter yang Diketahui

Pada pengukuran GPS, setiap epoknya memiliki empat parameter yang harus : yaitu 3 parameter koordinat X,Y,Z atau L,B,h dan satu parameter kesalahan waktu akibat ketidaksinkronan jam osilator di satelit dengan jam di receiver GPS (sinkronisasi waktu). Oleh karena diperlukan.

minimal pengukuran jarak ke empat satelit.3. Besaran Yang Diukur Besaran yang diukur sebagai data pengamatan dasar GPS adalah waktu tempuh (t) dari gelombang yang dipancarkan oleh satelit ke GPS receiver dibumi. Satelit GPS memancarkan gelombang yang pada prinsipnya memberitahukan si penerima gelombang tersebut tentang posisinya(x,y,z) serta jaraknya dari si pengamat beserta informasi waktunya.Serta informasi-informasi pendukung lainnya seperti parameter untuk perhitungan koreksi jam satelit, parameter model ionosfer satu frekuensi (model Klobuchar), tranformasi waktu GPS ke UTC (Universal TimeCoordinated), dan status konstelasi satelit.

Cara Mendapatkan Posisi Titik dari Parameter dan Besaran yang diketahui

Prinsip penentuan posisi dengan GPS yaitu menggunakan metode reseksi jarak, dimana pengukuran jarak dilakukan secara simultan ke beberapa satelit yang telah diketahui koordinatnya.Metoda penentuan posisi dengan GPS pertama-tama terbagi dua, yaitu metoda absolut, dan metoda diferensial. Masing-masing metoda kemudian dapat dilakukan dengan cara real time dan atau post-processing. Apabila obyek yang ditentukan posisinya diam maka metodenya disebut Statik. Sebaliknya apabila obyek yang ditentukan posisinya bergerak, maka metodenya disebut kinematik. Selanjutnya lebih detail lagi kita akan menemukan metoda-metoda seperti SPP, DGPS, RTK, Survei GPS, Rapid statik, pseudo kinematik, dan stop and go, serta masih ada beberapa metode lainnya.

F. ( LLR ) Lunar Laser Ranging

Karakteristik Umum

Sistem Lunar Laser Ranging atau biasa disingkat dengan LLR, sudah mulaiberkembang sejak tahun 1969, yaitu sejak ditempatkannya 3 reflektor laser (gambar 1.3) di permukaan Bulan yang menghadap ke Bumi oleh awak pesawat Apollo 11 milik Amerika dan Luna milik Rusia. Meskipun sistem ini sudah tergolong cukup tua. Tapi, sampai sekarang pun sistem ini masih tetap digunakan dan diaplikasikan dalam bidang geodesi, antara lain:1. Penentuan posisi absolute titik secara teliti2. Penentuan parameter orientasi bumi3. Penentuan konstanta gravitasi bumi dan bulan4. Penentuan orbit bulan serta variasi rotasinya5. Studi medan gaya berat bulan6. Studi interaksi dinamika bumi dan bulan serta7. Penentuan parameter relativitasCara kerja sistem LLR relatif sama dengan Sistem SLR, hanya saja perbedaannya terletak pada penempatan reflektor. Jika pada sistem LLR,reflektor diletekkan pada Satelit alami, yaitu Bulan. Sedangkan jika pada SLR retro reflektornya ditempatkan pada satelit buatan manusia. Stasiun pengamatan Lunar Laser Ranging ini secara global tersebar di seluruh bumi, diantaranya adalah Mc Donald Observatory di Texas, Haleakala di Pulau Maui (Hawaii), Australia, Uni soviet (Rusia), Wettzell Laser Ranging System (WLRS) di Jerman, dan Prancis.

Parameter Yang Diketahui

Untuk menggunakan sistem ini, ada beberapa parameter yang perlu diketahui sebelumnya, yaitu sebagai berikut :a. Koordinat teleskop dalam sistem CTS (rE)b. Koordinat reflector dibulan dalam sistem barisentris (mR)c. Koordinat teleskop dalam sistem barisentris (r0)d. Koefisien bulane. Kecepatan cahaya

Besaran Yang Diukur

Dalam prakteknya, besaran yang perlu diukur hanya ukuran jarak dari Bumi ke Bulan (). Namun perlu diperhatikan besaran ini akan dipengaruhi oleh beberapa fenomena, yaitu:a. Pasang surutb. Aberasic. Efek-efek relatifitasd. Pergeseran lempeng

Cara Mendapatkan Posisi Titik dari Parameter dan Besaran yang diketahui

Seperti yang telah disebutkan sebelumnya, bahwa prinsip kerja sistem LLR yaitu dengan menembakkan sinar laser dari stasiun di Bumi seperti gambar 1.9, pada raflektor yang terletak di Bulan, kemudian sinar tersebut akan dipantulkan kembali ke Bumi. Dengan demikian ukuran jarak dari Bumi ke Bulan dapat ditentukan dengan persamaan: Perlu diketahui disini, bahwa sistem CST berbeda dengan sistem barisentris karena adanya pengaruh rotasi bumi, pergerakan kutub, presesi dan nutasi. Selain itu, pengamat juga harus mempertimbangkan beberapa fenomena alam yang mempengaruhi ukuran jarak tersebut dengan memberikan koreksi pada hitungan jarak tersebut.r0 - mR = ||Selanjutnya, dengan menganalisa data ukuran dari Bumi ke Bulan para ahli dapat mengetahui parameter rotasi Bumi ke Bulan, dinamika sistem Bumi-Bulan, serta parameter relativitas. Selain itu juga dapat ditentukan koordinat stasiun pengamat , koordinat reflektor, posisi bulan dan banyak hal lainnya yang berhubungan dengan posisi.

G.VLBI (Very Long Baseline Interferometry)

Karakteristik Umum

Di dalam bidang geodesi satelit, teknik VLBI dapat dipandang sebagai teknik penentuan posisi relatif dengan menggunakan data fase dari gelombang radio yang dipancarkan oleh kuasar, yaitu benda langit pemancar gelombang radio alamiah. Karena letaknya yang sangat jauh dari bumi , maka perubahan posisi sudut pada kuasar terhadap bumi relatif kecil. Setiap stasiun VLBI umumnya dilengkapi dengan penerima (receiver), jam (osilator) atom , serta perekam data (recorder). Karena sinyal dari quasar umumnya sangat lemah, yaitu sekitar 1 Jansky (1 Jy = 10-26 Wm 2 Hz-1, maka untuk mendeteksinya diperlukan teleskop (antena) radio dengan diameter yang besar,biasanya dalam orde beberapa puluh meter [Lambeck, 1988].Sistem VLBI umumnya beroperasi pada 2 pita (band) frekuensi , yaitu X band(panjang gelombang sekitar 4 cm, frekuensi sekitar 8 GHz) dan S-band (panjang gelombang sekitar 15 cm, frekuensi sekitar 2 GHz).Terdapat kelemahan dari sistem VLBI ini, dimana dibutuhkan stasiun pengamatan yang besar dan mahal. Untuk itu, dalam penerapan VLBI, NASAmembutuhkan waktu 25 tahun dalam bentuk konsorsium sehingga terbentuk system VLBI yang baik.

Parameter yang Diketahui

Teknik VLBI pertama kali dikembangkan dalam bidang radio astronomy dengan obyektif untuk mempelajari secara detil struktur sumber-sumber gelombang radio diluar angkasa dengan resolusi ketelitian angular yang tinggi. Dalam geodesi satelit , VLBI adalah teknik penentuan posisi relatif yang paling teliti.Sistem VLBI terutama dimanfaatkan untuk aplikasi geodetik seperti:- Realisasi kerangka referensi koordinat- Penentuan parameter-parameter orientasi bumi- Studi geodinamikaDan kesemuanya membutuhkan presisi tinggi yang dapat dipenuhi oleh VLBI, antara lain :- Memungkinkan untuk presisi sebesar orde 1:1010- Dapat dihasilkan kembali tingkat ke-presisian dalam orde 1:1010 dalam skala waktu abad lebih lama.

Besaran yang Diukur

Di dalam teknik VLBI terdapat beberapa besaran yang dapat di perkirakan melaluikomputasi pengaturan antara lain :- Vektor baseline (jarak antar titik),- Deklinasi dan kenaikan yang tepat dari permukaan bumi,- Elemen dari presisi pada masa observasi,- Elemen dari nutasi pada masa observasi,- Elemen dari pergerakan kutub,- Konstelasi Waktu Nyata Greenwich [Greenwich Apparent Sidereal Time (GAST)] pada observasi,- Dasar kemiringan ekuator terhadap penanggalan,- Koefesien dari polinomial dan fungsi trigonometri yang digunakan untuk menampilkan reaksi yang berkenaan dengan jem-jam yang terdapat pada masing-masing stasiun,- Koreksi dari penyimpangan keseharian pada delay propagasi atmosfernetral(zenith) pada setiap stasiun, atu pada kasus tertentu, koefisien dari fungsi polinomial yang digunakan untuk memvisualisasikan reasi temporaldari delay zenith atmosfer,- Penggantian dari stasiun-stasiun karena pasang surut bumi padat, dan- Koreksi gravitasional matahari pada vektor sumber.

Cara Mendapatkan Posisi Titik dari Parameter dan Besaran yang diketahui

Sistem kerja VLBI adalah mengamati waktu tunda (delay) dari perbedaan waktu perjalanan sebagai berikut: Tobs diketahui sebagai delay sinyal, merupakan selisih waktu perjalanan antara 2 antena VLBI yang berlokasi di atas permukaan bumi, berupa noise sinyal gelombang mikro yang dipancarkan okeh quasar/sumber radio kosmologi lainnya. Sinyal delay VLBI tobs diukur dengan amplifying, dikonversi turunkan dalam frekuensi dan digital yang kemudian diproses sinyal secara elektronik oleh kedua stasiun pengamatan VLBI pada saat tersebut, dimana waktu, fase, dan informasi fase diturunkan secara koheren menggunakan jam atom standar (umumnya hydrogen maser). Bila digambarkan proses tersebut sebagai berikut :Dalam fungsi yang berkorelasi dapat dituliskan sebagai berikut:tobs = ___1____ SNR. BeffDimana tobs = nilai delay sinyal (berkorelasi dengan badwidth efektif Beff)Beff = Bandwidth efektif dari sinyal VLBI yang terekamSNR = Rasio sinyal dan noise

Dimana didapatkan rumus umum dari tobs, sebagai berikut:tobs= tg + tclock + tinst + ttrop+ tionos + t rel +

dimana :tclock = kontribusi kemunculan delay sinyal dari kesalahan mis-synchronization dari jam referensi pada setiam pengamatantinst = kontribusi delay sinyal dari kesalahan delay propagasi sepanjang bagian saat perjalanan sinyal didalam kabel/instrumen lainnya ttrop = kontribusi delay sinyal dari kesalahan delay propagasi sepanjang bagian yang tidak ter-ionisasi pada atmosfer bumi tionos = kontribusi delay sinyal dari delay propagasi sepanjang bagian yang terionisasi pada atmosfer bumi t rel = koreksi relativitas umum dan khusus untuk delay geometrik klasik tg Untuk persamaan delay geometri klasik , sebagai berikut :tg = 1 . [r2 (t) r1 (t + tg (t))] cdimana

r1 dan r2 = vektor posisi geosentrik atau sistem matahari barisentrik dari stasiun pengamatan radio = unit vektor arah dari sumber radiasi yang tampak nyata dari kerangka geosentrik (atau sistem matahari barisentrik).

Apabila digambarkan secara matematis maka didapatkan vektor baseline

b = r2-r1 akan mendapatkan posisi akurat stasiun pengamatan VLBI di atas permukaan bumi.Pada sistem VLBI, umumnya data-data mentah yang didapat direkam secara digital dengan laju sampai 1 Gbit /det [Ma,1999]. Dari data-data tersebut dengan mengetahui vektor koordinat dari kuasar S, maka vektor baseline B, yang merupakan vector koordinat relatif antara kedua stasiun, akan dapat diestimasi.