bab iv sistem satelit navigasi compass - … oleh compass sebagai suatu komponen penting yang ......
TRANSCRIPT
46
BAB IV
SISTEM SATELIT NAVIGASI COMPASS
Pada bab ini pembahasan akan ditekankan pada ketiga segmen utama dari sistem
satelit navigasi COMPASS, sistem koordinat, sistem waktu, dan juga akan membahas
bagaimana perbandingan serta keuntungan sistem ini terhadap sistem GNSS lain.
Pada bagian pertama akan dijelaskan bagaimana desain konstelasi satelit yang akan
digunakan oleh COMPASS sebagai suatu komponen penting yang ditempatkan di angkasa.
Kedua, akan dibahas mengenai bagian-bagian sistem kontrol dan bagaimana sistem
kontrolnya bekerja. Konsep pelayanan dan receiver yang akan digunakan oleh pengguna
nantinya akan dibahas pada bagian ketiga. Selanjutnya pembahasan akan mengarah pada
sistem koordinat dan sistem waktu yang digunakan. Sedangkan bagaimana perbandingan dan
keuntungannya terhadap sistem GNSS lain, akan dibahas pada bagian terakhir dari bab ini.
4.1 Segmen Angkasa
4.1.1 Konstelasi satelit
Sistem COMPASS menggunakan 3 jenis satelit, yaitu satelit GEO (Geostasioner
Orbit), IGSO (Inclined Geosynchronouos Orbit) dan MEO (Medium Earth Orbit). Satelit
GEO dan MEO diilustrasikan oleh Gambar 4.1 dan 4.2.
Satelit GEO dan IGSO adalah satelit dengan orbit geosynchronous. Orbit
geosynchronous adalah orbit suatu benda (umumnya satelit buatan) dengan bumi sebagai
pusatnya, yang mempunyai perioda sama dengan rotasi bumi (24 jam). Jika sebuah satelit
dengan orbit geosinkron mempunyai bentuk orbit lingkaran sempurna dan mengorbit
sebidang dengan garis khatulistiwa atau ekuator bumi, maka satelit itu disebut satelit
Geostasioner (GEO). Sedangkan apabila sebuah satelit mengorbit dengan perioda yang sama
dengan bumi namun mempunyai sudut orbit (inklinasi) yang lebih besar dari 0° dengan
ekuator bumi, maka satelit itu disebut satelit Inclined Geosynchronouos (IGSO).
47
Satelit MEO atau Medium Earth Orbit adalah satelit yang mengorbit pada ketinggian
sekitar 8000 – 22000 km diatas permukaan bumi, dibawah satelit yang mempunyai orbit
geosinkron. Lintasan orbit dirancang agar melewati kutub bumi Utara dan Selatan dan
membentuk orbit elips (Siregar, 2009).
Gambar 4.1 Satelit GEO (Siregar, 2009)
Gambar 4.2 Satelit MEO (Siregar, 2009)
Secara umum, karakteristik satelit GEO dan MEO dapat dilihat pada Tabel 4.1 berikut
(Anggarayudha, 2001).
Tabel 4.1 Karakteristik satelit GEO dan MEO
MEO
(Medium Earth Orbit)
GEO
(Geosynchronous Earth Orbit)
Ketinggian 8000 – 22000 km 35786 km
Periode orbit 5-12 jam 24 jam
Waktu dalam keadaan line
of sight dari stasiun kontrol
di bumi
2-4 jam 24 jam
48
Konstelasi satelit yang digunakan dalam sistem satelit COMPASS dibagi menjadi tiga
tahap berdasarkan tahap proses pembangunannya. Tahap itu adalah :
a. Fase I
Tahap pertama adalah tahap Beidou-I atau Beidou Navigation Satellite Demonstration
System. Berdasarkan presentasi China Satellite Navigation Office pada pertemuan ICG ke-5 di
Italia, konstelasi satelit pada fase ini terdiri dari 3 buah satelit berjenis geostasioner (GEO)
yang mempunyai karakteristik seperti pada Tabel 4.2.
Tabel 4.2 Karakteristik konstelasi COMPASS fase I (CSNO, 2010)
Orbit GEO
Semi-major Axis (km) 42164
Eccentricity 0
Inclination (deg) 0
RAAN (deg) 180E, 210.5E, 240E
Argument perigee (deg) 0
Mean anomaly (deg) 0
Satellite number 3
Longitude (deg) 80E, 110.5E, 140E
Fungsi utama dan spesifikasi kinerja dari Beidou Navigation Satellite Demonstration
System menggunakan desain konstelasi satelit ini adalah :
f. Fungsi utama : penentuan posisi, penentuan waktu one-way dan two-way, dan layanan
SMS.
g. Area pelayanan : China dan wilayah sekitarnya.
h. Ketelitian posisi : hingga ketelitian 20 meter.
i. Ketelitian waktu : 100 ns pada one way, 20 ns pada two way.
j. SMS : 120 Chinese karakter per waktu.
49
b. Fase II
Fase ini disebut juga Beidou Navigation Satellite (Regional) System atau Beidou-
2/COMPASS. Konstelasi satelit pada segmen ini akan terdiri dari 5 satelit GEO, 5 satelit
IGSO dan 4 satelit MEO dengan karakteristik seperti yang ada pada Tabel 4.3.
Tabel 4.3 Karakteristik konstelasi COMPASS fase II (CSNO, 2010)
Parameter orbit GEO IGSO MEO
Semi-major Axis (km) 42164 42164 27878
Eccentricity 0 0 0
Inclination (deg) 0 55 55
Longitude of
Ascending Node (deg)
158.75E, 180E,
210.5E, 240E, 260E
218E, 98E, 338E,
218E, 98E 0E, 120E
Argument perigee
(deg) 0 0 0
Mean anomaly (deg) 0
218E, 0.98E,
120.33E, 240.21E,
337.98E
105, 150, 270,
315
Satellite number 5 5 4
Longitude (deg) 58.75E, 80E,
110.5E, 140E, 160E 0, 120, 240 0, 120, 240
Fungsi utama dan kinerja dari Beidou Navigation Satellite (regional) System yang
dihasilkan oleh desain konstelasi ini adalah :
g. Fungsi utama : penentuan posisi, pengukuran kecepatan, penentuan waktu one-way dan
two-way, dan layanan SMS.
h. Area pelayanan : China dan sebagian wilayah Asia-Pasifik, termasuk Indonesia.
i. Ketelitian posisi : hingga ketelitian 10 meter.
j. Ketelitian kecepatan : hingga ketelitian 0.2 m/s.
k. Ketelitian waktu : 50 ns.
l. SMS : 120 Chinese karakter per waktu.
50
c. Fase III
Segmen angkasa sistem satelit navigasi COMPASS nantinya akan terdiri dari 35
konstelasi satelit, yaitu 5 satelit GEO (Geostationary Orbit) dan tidak lebih dari 30 satelit
non-GEO yang terdistribusi di tiga bidang orbit. Ilustrasi dari desain konstelasi sistem ini
dapat dilihat pada Gambar 4.3.
Gambar 4.3 Ilustrasi konstelasi satelit sistem COMPASS (Cao, 2008)
Satelit GEO secara berturut-turut terletak pada 58.75°BT, 80°BT, 110.5°BT, 140°BT
dan 160°BT pada ketinggian sekitar 35.786 km diatas permukaan bumi. Terdiri dari modul
layanan (upload) dan modul muatan (payload) dan dirancang dengan umur operasional
selama 8 tahun. Sedangkan satelit non-GEO terdiri dari 27 buah satelit MEO (Medium Earth
Orbit) dan 3 satelit IGSO (Inclined Geo-Syncrhonous).
Satelit MEO beroperasi pada ketinggian 21500 km dengan sudut inklinasi sebesar 55°
pada tiga bidang orbit. Desain satelit MEO berbeda dengan satelit COMPASS lainnya. Satelit
ini mempunyai berat kotor sekitar 800 kg dan kapasitas muatan sebesar 280 kg. Distabilkan
oleh tiga sumbu dan menghasilkan output daya sebesar 1500 kW.
Satelit IGSO dalam desainnya mirip dengan satelit geostasioner, namun ditempatkan
di orbit geosinkron pada ketinggian 36000 km dengan inklinasi sebesar 55° dan akan
memotong ekuator bumi pada bujur 118°.
51
Semua parameter orbit dari masing-masing tipe satelit telah direncanakan dengan baik
sehingga mengurangi banyaknya manuver yang harus dilakukan oleh satelit dan
mempermudah proses pemeliharaan satelit pada orbit selama masa operasionalnya. Hal ini
juga akan meningkatkan nilai ketersediaan sinyal, menghemat jumlah bahan bakar yang
digunakan dan tentu saja menghemat biaya. Secara keseluruhan, parameter-parameter
konstelasi atau parameter orbit satelit COMPASS yang telah direncanakan dapat dilihat pada
Tabel 4.4.
Tabel 4.4 Parameter konstelasi satelit COMPASS (CSNO, 2010)
Parameter GEO (5) IGSO (3) MEO (27)
First launch Beidou-1A
(30 oct 2000)
Beidou 2-05
(31 juli 2010)
Beidou 2-01
(13 April 2007)
Semi-major Axis 42164 km 42164 km 27840 km
Altitudes 35786 km 36000 km 21500 km
Eccentricity 0° 0° 0°
Longitude of
Ascending Node
(deg)
158.75E, 180E,
210.5E, 240E, 260E 0°, 120°, 240° 0°, 120°, 240°
Inclination 0° 55° 55°
Satellite bus DFH-3B DFH-3B DFH-3B
Gross mass 4600 kg 4200 kg 2200 kg
Propelant mass 3050 kg 2300 kg 2160 kg
Power output 6800 W 6200 W 3000 W
Designed life 8 years 8 years 8 years
Launch vehicle CZ-3C CZ-3A CZ-3A
Planes 1 3 3
52
4.1.2 Sinyal dan frekuensi
CDMA atau Code Division Multiple Acces adalah suatu sistem komunikasi wireless
yang dipakai oleh para mobile operator seperti operator layanan seluler dan operator penyedia
layanan satelit navigasi. Sistem ini menggunakan teknologi spread spectrum atau spektra
kode yang menyebar yang memberikan akses pemakaian pada banyak pengguna pada
frekuensi dan waktu yang sama. Hal ini dapat dilakukan dengan pemberian kode unik untuk
setiap komunikasi. CDMA dapat menyediakan layanan bagi banyak pengguna daripada
teknologi komunikasi lainnya (Aingindra.com, 2009)
Pada teknologi satelit navigasi, prinsip CDMA banyak digunakan dalam
mendistribusikan sinyal dan frekuensi. Faktanya, GPS dan GALILEO menggunakan sistem ini
dalam beroperasi dan melayani para pengguna. CDMA tidak hanya dipakai oleh dua layanan
sistem navigasi itu, namun juga digunakan oleh sistem satelit navigasi COMPASS. Melalui
sistem ini, COMPASS berencana akan menyediakan dua layanan navigasi, yaitu layanan
terbuka (open service) untuk konsumen komersil dan layanan penentuan posisi yang
dilindungi (authorized service) seperti dalam kepentingan militer.
Menurut pengajuan yang dilakukan China terhadap International Telecommunication
Union (ITU), satelit COMPASS akan memancarkan sinyal melalui empat frekuensi pembawa,
yaitu 1561MHz (E2), 1589 MHz (E1), 1268MHz (E6) dan 1207MHz (E5b). Sinyal navigasi
ini dimodulasi dengan bit stream yang telah ditentukan sebelumnya, mengandung data waktu
dan kode ephemeris, serta memiliki bandwith yang cukup untuk menghasilkan navigasi yang
presisi.
Saat ini belum ada informasi resmi yang lebih terinci dari otoritas China mengenai
aspek teknis sinyal yang akan digunakan sistem COMPASS secara global di masa depan.
Namun dengan adanya peluncuran satelit COMPASS pertama yaitu COMPASS-M1,
pemerintah China dapat mengidentifikasi sinyal-sinyal yang akan digunakan. Dari hasil
identifikasi transmisi Satelit COMPASS-M1 inilah pemerintah China mengajukan alokasi
frekuensi yang akan digunakan kepada ITU.
Satelit COMPASS-M1 adalah satelit pertama yang merepresentasikan generasi baru
sistem satelit navigasi China. Satelit ini adalah satelit MEO pertama China. Satelit
COMPASS-M1 yang diluncurkan pada 13 April 2007 merupakan satelit eksperimen untuk
menvalidasi sinyal serta frekuensi yang akan digunakan sistem COMPASS.
53
China mengizinkan para peneliti independen untuk meneliti dan mempelajari
karakteristik umum dari sinyal satelit itu. Salah satunya penelitian yang dilakukan oleh Centre
National d’Etudes Spatiales (CNES) di Prancis yang dimulai sehari setelah satelit itu
mengangkasa.
Menurut peneliti dari CNES, Thomas Grelier (2007), COMPASS-M1
mentransmisikan sinyal melalui 4 pita frekuensi yaitu E1, E2, E5b, dan E6, sama seperti yang
dinyatakan otoritas China kepada ITU. Namun dari hasil pengamatan, sinyal pada frekuensi
E1 sampai saat ini belum bisa terdeteksi. Setiap pita frekuensi memiliki dua sub-sinyal yang
koheren namun mempunyai beda fase 90°. Dua komponen sinyal ini kemudian dikenal
dengan komponen “I” dan “Q”. Komponen “I” mempunyai kode yang lebih pendek dan lebih
diutamakan untuk frekuensi pelayanan terbuka (open service). Sedangkan komponen “Q”
mempunyai kode yang lebih panjang, lebih tahan gangguan dan lebih digunakan pada layanan
authorized. Karakteristik sinyal COMPASS menurut CNES berdasarkan penelitian pada satelit
COMPASS-M1 ditunjukkan pada Tabel 4.5.
Tabel 4.5 Karakteristik umum sinyal satelit COMPASS (Grelier et al, 2007)
Notasi COMPASS Frekuensi Modulasi Service
B1 (I) 1561.1 (E2) QPSK
Open
B1 (Q) Authorized
B1-2 1589.74 (E1) QPSK Open
B2 (I) 1207.14 (E5b) QPSK
Open
B2 (Q) Authorized
B3 1268.52 (E6) QPSK Authorized
Dari karakteristik umum sinyal satelit COMPASS diatas diketahui bahwa sinyal satelit
COMPASS akan mengalami tumpang tindih (overlay) dengan beberapa sinyal yang digunakan
oleh sistem GPS dan GALILEO. Fakta ini tentu saja akan membawa berbagai macam dampak
dalam dunia GNSS nantinya. Karena itu, data dan laporan terinci dari aspek teknis sinyal dan
frekuensi yang digunakan COMPASS sangatlah penting untuk diketahui, agar dapat menilai
dampak apa yang akan dibawanya.
54
Karakteristik umum dari sinyal COMPASS-M1 yang didapatkan oleh CNES (Tabel
4.5), menurut China Satellite Navigation Office (CSNO) merupakan karakteristik sinyal yang
digunakan pada sistem COMPASS fase II, yang terdiri dari 5 sinyal dalam 3 frekuensi . Lebih
jauh lagi CSNO menyatakan bahwa pada sistem COMPASS fase III (global), akan digunakan
kombinasi 10 sinyal dalam 3 frekuensi pembawa. Karakteristiknya ditunjukkan oleh Tabel
4.6.
Tabel 4.6 Karakteristik umum sinyal satelit COMPASS fase III (CSNO, 2010)
Komponen Frekuensi
(MHz) Tipe modulasi Layanan
B1-CD
1575.42
MBOC (6,1,1/11) Open B1-CP
B1 BOC (14,2) Authorized
B2aD
1191.795 AltBOC (15,10) Open B2ap
B2bD
B2bD
B3
1268.52
QPSK Authorized
B3-AD BOC (15,2.5) Authorized
B3-Ap
55
Sampai saat ini belum semua aspek teknis dari sinyal itu telah terdefinisi. Beberapa
karakteristik sinyal yang telah terdefinisi diantaranya dinyatakan oleh European Space
Agency (ESA) dalam situs internetnya navipedia.net.
a. Sinyal COMPASS B1
Meskipun semua aspek teknis dari sinyal COMPASS di B1 masih belum didefinisikan
lagi, sebuah perencanaan untuk sinyal gelombang sudah disampaikan kepada International
Telecommunication Union (ITU) seperti yang disimpulkan pada tabel sebelumnya. Untuk
menyimpulkan beberapa aspek teknis sinyal COMPASS di B1 berdasarkan pengajuan yang
dilakukan China pada ITU, dapat ditunjukkan oleh Tabel 4.7 berikut (ESA navipedia, 2011).
Tabel 4.7 Karakteristik sinyal B1 satelit COMPASS (ESA navipedia, 2011)
GNSS system Compass Compass Compass
Service name B1 GSO B1 N-GSO B1
GSO and N-GSO
Phase I Q
Centre frequency Carriers at 1561.098 MHz (B1)
and 1589.742 MHz (B1-2)
Frequency band B1
Access technique CDMA
Spreading modulation QPSK (2)
Sub-carrier frequency -
Code frequency 2.046 MHz 2.046 MHz
Signal component Data Data Data
Primary PRN code length - - -
Code Family - - -
Secondary PRN code length - - -
Data rate 500 bps 50 bps 500 bps
Minimum received power (dBW) -163 dBW
Elevation - - -
56
b. Sinyal COMPASS B2
Sama dengan sinyal B1 dan B1-2, tidak semua aspek teknis dari sinyal COMPASS
pada B-2 telah terdefinisikan. Meskipun begitu, rencana dan karakteristik gelombang sinyal
yang digunakan telah diajukan ke ITU. Karakteristik sinyal COMPASS pada B-2 ditunjukkan
pada Tabel 4.8.
Tabel 4.8 Karakteristik sinyal B2 satelit COMPASS (ESA navipedia, 2011)
GNSS system Compass Compass Compass
Service name B2 GSO B2 N-GSO B2
GSO and N-GSO
Phase I Q
Centre frequency Carriers at 1207.14 MHz
Frequency band B2
Access technique CDMA
Spreading modulation QPSK
Sub-carrier frequency -
Code frequency 2.046 MHz 10.23 MHz
Signal component Data Data Data
Primary PRN code length - - -
Code Family - - -
Secondary PRN code length - - -
Data rate 500 bps 50 bps 500 bps
Minimum received power (dBW) -163 dBW
Elevation - - -
57
c. Sinyal COMPASS B3
Sinyal B3 adalah sinyal terakhir yang digunakan oleh sitem COMPASS. Pemakaian
sinyal ini hanya untuk pelayanan tertentu atau disebut juga authorized service. Sama dengan
dua sinyal sebelumnya, belum semua aspek teknis sinyal B3 yang telah didefinisikan. Namun
karakteristiknya sudah diajukan ke ITU. Tabel 4.9 berikut menunjukkan beberapa
karakteristik dari sinyal B3 pada COMPASS.
Tabel 4.9 Karakteristik sinyal B3 satelit COMPASS (ESA navipedia, 2011)
GNSS system Compass Compass Compass
Service name B3 GSO B3 N-GSO B3
GSO and N-GSO
Phase I Q
Centre frequency Carriers at 1268.52 MHz
Frequency band B3
Access technique CDMA
Spreading modulation QPSK (2)
Sub-carrier frequency -
Code frequency 2.046 MHz 2.046 MHz
Signal component Data Data Data
Primary PRN code length - - -
Code Family - - -
Secondary PRN code length - - -
Data rate 500 bps 50 bps 500 bps
Minimum received power (dBW) -163 dBW
Elevation - - -
58
4.2 Segmen Kontrol
Segmen sistem kontrol merupakan salah satu bagian penting dari arsitektur satelit
navigasi global. Fungsi utama dari segmen kontrol adalah untuk memonitor satelit, mengatur
pergerakan satelit, mendefinisikan parameter-parameter satelit, dan memproses data.
Sama seperti segmen kontrol sistem lainnya, segmen kontrol sistem COMPASS terdiri
dari beberapa bagian yang terintegrasi. Menurut China Satellite Navigation Office (CSNO),
hingga saat ini sistem COMPASS terdiri dari Master Control Station (MCS), Upload Station
(US) dan jaringan Monitor Station (MS).
Skema umum kerja segmen kontrol dalam melayani operasional sistem satelit
COMPASS terutama dalam menentukan posisi diilustrasikan dalam Gambar 4.4.
Gambar 4.4 Skema umum segmen kontrol COMPASS
Pertama sinyal ditransmisikan oleh segmen pengguna ke satelit. Masing-masing satelit
yang melintas menerima sinyal itu dan mentransmisikannya ke MS. MS mengumpulkan
setiap data dan sinyal dari setiap satelit yang diamati, lalu mengirimkan data pengamatan itu
ke MCS untuk diproses dan diolah. MCS mengolah dan menghitung posisi 3D receiver
berdasarkan data sinyal yang diterima. Melalui Upload Station (US), MCS mengirimkan data
yang telah diproses ke satelit. Proses akhir adalah satelit menyiarkan atau mentrasmisikan
sinyal yang telah diolah oleh MCS menjadi data posisi kembali ke pengguna.
59
a) Master Control Station
Master Control Station atau MCS adalah sebuah fasilitas yang bertanggung-jawab
untuk mengontrol semua bagian-bagian sistem satelit yang digunakan dan menghasilkan
perintah navigasi (navigation message). Tugas utama MCS seperti yang dikatakan China
Satellite Navigation Office adalah sebagai berikut :
Mengumpulkan data pengamatan dari tiap-tiap MS.
Mengolah data pengamatan.
Menghasilkan perintah navigasi .
Wide area differential data dan integritas informasi.
Melakukan perencanaan dan penjadwalan.
Mengadakan pengawasan dan pengontrolan sistem operasi.
Hingga saat ini sistem COMPASS menggunakan satu Master Control Station yang
terletak di Weinan, Provinsi Shaanxi, bernama Xi’an Satellite Control Centre (XSCC).
XSCC adalah pusat komunikasi, pusat komando dan kontrol, pusat pengolahan data dan
kantor pusat administrasi telemetri, pelacakan, serta kontrol jaringan luar angkasa China.
XSCC ditunjukkan oleh Gambar 4.5.
Gambar 4.5 Xi’an Satellite Control Center (9abc.net, 2011)
60
Xi’an Satellite Control Center terdiri dari tujuh bagian sistem utama yang saling
terintegrasi, yaitu (Yinlong, 1996) :
a. Tracking system
Dengan menggunakan peralatan radio tracking and telemetry yang dapat memperoleh
parameter pergerakan satelit seperti jarak, sudut orientasi, pitch angle, dan rata-rata
variasi jarak untuk memutuskan elemen orbit satelit.
b. Telemetry system
Sistem peralatan radio telemetri menerima dan memodulasikan kembali sinyal
telemetri satelit untuk memperoleh parameter teknis dan parameter telemetri satelit.
c. Remote control system
Sistem peralatan radio remote control adalah untuk mengeluarkan kontrol komando
bagi satelit, dan juga untuk mengatur pergerakan dan status operasi satelit.
d. Data processing system
Bagian ini adalah bagian sistem komputer untuk memproses data-data dari satelit
menjadi parameter posisi, seperti posisi satelit, posisi receiver atau pengguna sistem.
e. Communication system
Sistem ini terdiri dari circuit terminal, terminal transmisi data, exchange equipment,
dan jaringan data, yang mana jaringan data ini lebih jauh terbagi lagi menjadi saluran
kabel, saluran wireless dan saluran komunikasi satelit. Bentuk komunikasi yang
digunakan adalah suara, telegrafi telemetri, faksimili, transmisi data dan transmisi
gambar pada televisi.
f. Time frequency system (TFS)
Sistem ini terdiri dari peralatan penentuan waktu, generator sinyal dan sumber
frekuensi. Sistem ini adalah bagian yang paling penting dari sistem COMPASS dalam
sinkronisasi dan pengukuran waktu. Penjelasan lebih lanjut sistem ini akan dilakukan
di bagian sistem waktu COMPASS.
g. Command and control system
Sistem ini berfungsi sebagai pengatur dan pemberi perintah bagi seluruh jaringan
sistem segmen kontrol COMPASS.
61
b) Upload Station
Upload Station (US) adalah bagian sistem kontrol yang bertanggung jawab meng-
upload koreksi orbit, transmisi data dan navigational message dari MCS ke satelit. Semua
data-data dan informasi yang akan ditransmisikan ke satelit dari MCS, diatur dan dikontrol
oleh bagian ini. Sampai saat ini China menggunakan dua Upload Station yang digunakan oleh
sistem COMPASS, yaitu Xi’an Satellite Control Center (XSCC) dan Beijing Aerospace
Command and Control Center (BACC) seperti yang terlihat pada Gambar 4.6
Gambar 4.6 COMPASS upload station (news.xinhuanet.com, 2008)
62
c) Monitor Station
Monitor station (MS) adalah bagian yang bertanggung-jawab dalam memonitor dan
melacak satelit. Fungsi utama dari Monitor Station dapat disimpulkan sebagai berikut :
Melacak dan memantau satelit secara kontinyu.
Mengumpulkan data pengamatan satelit dari masing-masing lokasi.
Menerima sinyal dari satelit.
Mengirim data hasil observasi kepada Master Control Station agar diolah dan
diproses.
Menurut Tsinghua University, sampai saat ini China menggunakan 30 Monitor Station
yang tersebar di seluruh dunia. Posisi dan distribusi monitor dan tracking station yang
digunakan oleh China diantaranya dijelaskan oleh Gambar 4.7 (a dan b) dan Tabel 4.10.
Gambar 4.7a COMPASS monitor station in China (globalsecurity.org, 2011 )
CHANGCHUN
BEIJING
LUOYANG XI’AN
MINXI
NANNING
XIAMEN
KHASHI
63
Gambar 4.7b COMPASS monitor station in world (online-wsj.com, 2011 )
Tabel 4.10 Distribusi COMPASS monitor station (dragoninspace.com, 2012)
Station Name Daerah/Negara
Weinan Shaanxi (China)
Changchun Jilin (China)
Karshi Xinjiang (China)
Minxi Fujian (China)
Xiamen Fujian (China)
Nanning Guangxi (China)
Qingdao Shandong (China)
Guiyang China
Yilan China
Karachi Pakistan
Malindi Kenya
Swakopmund Namibia
Dongara Australia
Santiago Chile
64
4.3 Segmen Pengguna
Segmen pengguna sistem COMPASS terdiri dari receiver pengguna COMPASS yang
menerima sinyal navigasi dari satelit dan menghitung persamaan navigasi yang
ditransmisikan oleh satelit, untuk mendapatkan koordinat posisi receiver tersebut.
4.3.1 COMPASS receiver
Receiver COMPASS (Gambar 4.8) merupakan perangkat yang mampu menentukan
posisi pengguna, kecepatan, dan waktu yang tepat dengan mengolah sinyal yang
ditransmisikan oleh satelit COMPASS.
Menurut European Space Agency (ESA), modulasi sinyal, struktur, format, dan isi
pesan navigasi GNSS sering berbeda antara setiap sinyal dari sistem yang sama dan juga dari
sistem yang berbeda. Namun sebagian besar perbedaan karakteristik ini mudah
diimplementasikan pada receiver, contohnya dengan cara memodifikasi perangkat lunaknya
seperti penggunaan kode PRN yang berbeda atau kemampuan untuk mengatasi struktur pesan
yang berbeda. Perbedaan utama antara receiver GNSS terletak hanya pada karakteristik
tertentu, seperti teknik akses atau modulasi yang digunakan.
COMPASS, sebagaimana GPS dan GALILEO, menggunakan prinsip CDMA dalam
sistem transmisinya. Hal ini memungkinkan penggunaan modul transmisi yang lebih
sederhana, karena semua sinyal pada frekuensi yang sama memiliki gelombang pembawa
yang umum. Oleh karena itu receiver COMPASS harusnya sama saja dengan receiver GNSS
lainnya. Namun, COMPASS mempunyai layanan pesan singkat dalam lingkup regional yang
memungkinkan pengguna untuk mengirimkan atau meminta informasi ke stasiun kontrol.
Jalur komunikasi tambahan ini menambah kompleksitas sistem receiver. Karena itu, bisa jadi
biaya receiver yang dapat mendeteksi sinyal COMPASS berpotensi lebih mahal.
Gambar 4.8 COMPASS user segment (Cao, 2009 )
65
Pada tahun 2008, biaya satu receiver COMPASS adalah CN¥20000 RMB (US$2929
atau jika dirupiahkan sekitar 30 juta rupiah), sepuluh kali lebih mahal daripada harga satu
receiver GPS. Alasannya karena receiver COMPASS menggunakan chip impor yang harganya
relatif lebih mahal. Namun, tampaknya saat ini China telah menemukan chip pengganti yang
lebih murah yang harganya bisa lebih rendah hingga kurang dari CN¥1000 RMB atau hanya
sekitar Rp1.500.000 (wikipedia.com, 2012).
Perlu dicatat bahwa tren yang sedang berkembang saat ini adalah setiap penyedia
layanan GNSS memfasilitasi konsumen untuk dapat mengakses layanan dari setiap sistem
GNSS yang berbeda, atau dikenal juga dengan receiver-multi konstelasi. Oleh karena itu,
sebagian diskusi dan kesepakatan antara penyedia sistem dilakukan dalam arti mewujudkan
upaya ini, dengan fokus pada aspek kompatibilitas dan interoperabilitas dalam sistem.
Mewujudkan kompatibilitas dan interoperabilitas dalam sistem GNSS tidak hanya
menjadi bagian diskusi dari penyedia layanan saja, mau tidak mau bagian ini juga akan
melibatkan pihak pengembang atau developer pabrikan produsen receiver GNSS, sebagai
pihak yang paling penting dalam perwujudan konsep receiver-multi konstelasi. Mereka adalah
aktor utama untuk merealisasikan konsep ini. Saat ini semua produsen receiver GNSS tengah
berlomba-lomba menawarkan dan memperbaharui sistem receiver yang mereka punya agar
dapat kompatibel dengan teknologi GNSS yang sedang berkembang. Itu artinya setiap
produsen receiver GNSS akan mempunyai produk yang tidak hanya dapat mendeteksi sistem
GPS dan GLONASS saja, namun juga akan menawarkan kemampuan mendeteksi sistem
GNSS yang sedang berkembang, yaitu GALILEO dan COMPASS.
Leica Geosystem misalnya, sebagai produsen receiver GNSS dan perusahaan yang
telah lebih dari 200 tahun melayani pengukuran bumi dengan produk yang dihasilkannya, saat
ini telah mengembangkan berbagai macam jenis dan tipe receiver GNSS yang dapat
mendeteksi banyak sinyal dan konstelasi dari sistem-sistem GNSS yang tersedia hanya dengan
menggunakan satu receiver saja. Begitu juga dengan produsen-produsen receiver GNSS
lainnya yang telah banyak dikenal dan digunakan seperti Trimble, Javad, Novatel, dan lain
sebagainya.
66
Beberapa diantara produsen receiver GNSS yang telah menyediakan layanan receiver
multi-konstelasi, dirangkum dari berbagai sumber pada Tabel 4.11 berikut ini.
Tabel 4.11 Receiver GNSS multi konstelasi
Nama Jenis Sistem GNSS
GPS GLONASS GALILEO COMPASS
Novatel OEM628 GNSS Receivers √ √ √ √
Trimble NetR9 GNSS Reference Receiver √ √ √ √
Trimble SPS855 GNSS Modular Receiver √ √ √ √
Trimble SPS985 GNSS Smart Antenna √ √ √ √
Javad Triumph
Chip GNSS Chip Baseband √ √ √ √
Spirent GSS8000 Multi-GNSS Constellation
Simulator √ √ √ √
Fastrax IT600 GNSS Receiver Module √ √ √ √
Olinkstar CNS100 GNSS Receiver √ √ √ √
Olinkstar CC100 GNSS Receiver √ √ √ √
Olinkstar Otrack-
32 Multi-GNSS Baseband Chip √ √ √ √
67
Tabel 4.11 Receiver GNSS multi konstelasi (lanjutan)
Sementara itu, mengacu kepada pesatnya kemajuan pembangunan sistem COMPASS,
beberapa software pengolahan dan processing data yang kompatibel dengan data sistem
COMPASS mulai dikembangkan. Software-software itu misalnya PANDA software (Chuang,
2008), Bernese software (Montenbruck et al, 2012), SHODE software (Xiaoya et al, 2009),
dan NAPEOS software (positim.com, 2010).
Nama Jenis Sistem GNSS
GPS GLONASS GALILEO COMPASS
Olinkstar
NavCore-S Multi-GNSS Baseband Chip √ √ √ √
Leica AR25 GNSS Antenna √ √ √ √
Leica AR10 GNSS Antenna √ √ √ √
Leica AS10 GNSS Antenna √ √ √ √
Leica Viva GS25 GNSS Surveying receiver √ √ √ √
Leica Viva GS12 GNSS Receiver √ √ √ √
Leica Viva GS10 GNSS Receiver √ √ √ √
Leica Viva GS15 GNSS Receiver √ √ √ √
SOUTH RTK
S82T GNSS Receiver √ √ √ √
68
4.3.2 Konsep pelayanan
Berdasarkan wilayahnya, COMPASS memberikan pelayanan sebagai berikut (CSNO, 2011) :
a. Global Service
Pelayanan ini dapat dibagi lagi menjadi dua layanan yang berbeda, yaitu :
Open Service
Open service atau layanan terbuka ini sama dengan layanan terbuka milik sistem
GPS dan GALILEO. Layanan ini gratis dan terbuka untuk semua pengguna di
seluruh dunia. Pengguna dapat menghitung posisi navigasi dengan menggunakan
prinsip yang sama dengan sistem GNSS lainnya.
Parameter layanan yang diberikan ditunjukkan pada Tabel 4.12.
Tabel 4.12 Karakteristik COMPASS open service
Authorized Service
Layanan ini adalah layanan yang diberikan untuk pihak berwenang yang
memerlukan tingkat akurasi tinggi bahkan dalam kondisi kompleks sekalipun,
seperti pemerintah dan militer China. Layanan ini juga bersifat rahasia, karena itu
sampai sekarang informasi tentang layanan ini sangatlah sedikit. Namun
berdasarkan pengajuan China kepada International Telecommunication Union
mengenai sinyal dan frekuensi COMPASS, layanan authorized ini akan
menggunakan sinyal B1(Q), B2(Q) dan B3.
Fungsi utama Penentuan posisi, pengukuran kecepatan, one-way dan
two-way timing, pesan singkat dengan 120 chinese karakter.
Area pelayanan Global
Akurasi posisi 10 meter
Akurasi kecepatan 0.2 m/s
Akurasi waktu 20 ns
Sinyal frekuensi B1 (I), B1-2, B2 (I)
69
b. Regional Service
Adalah layanan yang hanya diberikan pada wilayah China dan sekitarnya. Selain dari
layanan terbuka pada global service, sistem COMPASS di wilayah regional China akan
memberikan layanan terintegrasi lainnya, yaitu :
Wide Area Differential Service
Adalah sistem terintegrasi yang memberikan layanan peningkatan ketelitian dan
akurasi penentuan posisi. Pada sistem COMPASS, layanan ini diramalkan
menghasilkan ketelitian dan akurasi posisi hingga mencapai satu meter di wilayah
China. Cara kerja layanan ini adalah dengan mengoreksi kesalahan/error yang ada
hingga mendapatkan hasil yang akurat. Biasanya layanan ini hanya diberikan pada
authorized user (Chen, 2011).
Short Message Service
Atau yang disebut juga sebagai layanan laporan posisi adalah layanan yang
memungkinkan pengguna dan pusat layanan pengguna untuk bertukar informasi
posisi melalui pesan singkat (saat ini 120 Chinese karakter per pesan).
70
4.4 Sistem Koordinat COMPASS
Sebuah sistem satelit navigasi akan memerlukan sistem koordinat untuk digunakan
sebagai referensi penetuan posisi. Kompatibilitas dan interoperabilitas antar GNSS di dunia
tidak akan terwujud jika tidak mempunyai sistem dan referensi koordinat yang konsisten dan
sama. Dalam teorinya, semua sistem koordinat referensi GNSS seharusnya mengacu kepada
sistem koordinat geosentrik referensi yang sama, yang bermanfaat kepada pihak penyedia jasa
satelit navigasi, perusahaan pembuat receiver GNSS dan para pengguna. Namun, sistem
koordinat referensi yang sama bukan berarti harus memiliki kerangka referensi yang sama
karena beberapa alasan.
Pertama, berbagai negara atau benua yang berbeda mungkin membuat sistem
koordinat referensi mereka sendiri dengan menggunakan kerangka koordinat yang berbeda.
Kedua, kerangka koordinat yang berbeda memiliki ketidakpastian yang berbeda dan
kesalahan sistematis yang berbeda juga. Ketiga, selisih antara kerangka koordinat yang
berbeda dapat dideteksi oleh beberapa stasiun yang sama dengan koordinat posisi satelit yang
berbeda. Keempat, parameter orbit satelit mungkin menghasilkan koordinat referensi yang
dapat dimonitor oleh banyak jenis receiver GNSS. Kelima, sistem referensi koordinat harus
mencakup informasi deformasi dinamis, dan kerangka acuan terbaru harus memiliki standar.
Sistem COMPASS/Beidou-II mengikuti aturan tentang kompatibilitas dan
interoperabilitas yang ditetapkan oleh International Committee of GNSS (ICG) dalam
pendefinisian posisi receiver di permukaan bumi, dimana harus mengacu kepada konsep
sistem referensi yang disepakati secara internasional. Karena itu, pemerintah China
merancang sebuah sistem koordinat untuk sistem COMPASS yang sesuai dengan
International Terrestrial Reference System (ITRS/CTS)
Sebelum dijelaskan mengenai sistem koordinat COMPASS, akan dijelaskan mengenai
ITRS terlebih dahulu. ITRS adalah dasar untuk membangun sebuah kerangka dasar koordinat
di bumi. Ketentuan umum dari ITRS adalah kesepakatan antara International Union of
Geodesy and Geophysics (IUGG) dan International Astronomical Union (IAU). ITRS
menyediakan datum jangka panjang yang “absolut”, yaitu perwujudan dari sumbu pusat
terestris, skala, orientasi di bumi dan kondisi mereka di setiap saat.
71
Secara umum, karakteristik ITRS adalah sebagai berikut (Abidin, 2001) :
a) Sistem geosentrik, dimana pusat massa didefinisikan untuk seluruh permukaan bumi,
termasuk lautan dan atmosfirnya.
b) Unit panjang yang digunakan adalah meter.
c) Sumbu-Z mengarah ke kutub referensi IERS pada epok 2000.
d) Orientasi awal diberikan oleh Bureau International de l’Heure (BIH) dengan orientasi
1984.
e) Evolusi waktu dari orientasi sistem koordinat akan menerapkan no-residual-global-
rotation dalam konteks pergerakan lempeng di seluruh permukaan bumi.
f) Sumbu-X mengarah ke perpotongan antara bidang meridian Greenwich dengan bidang
ekuator bumi pada epok 2000.
g) Sumbu-Y tegak lurus dengan sumbu X dan Z dan membentuk kaidah tangan kanan.
Realisasi dari ITRS adalah International Terrestrial Reference Frame (ITRF).
Distribusi titik-titik ITRF di dunia dapat dilihat pada Gambar 4.9.
Gambar 4.9 Distribusi titik-titik ITRF di dunia (beta.ngs.noaa.gov, 2011)
72
Untuk menentukan posisi pengguna di permukaan bumi, sistem COMPASS
menggunakan sistem koordinat yang diberi nama Beidou Coordinate System (BDC). Sistem
BDC bersifat global, tiga dimensi, right-handed, orthogonal, dan bersistem geosentrik. Sistem
koordinat BDC direalisasikan dengan Beidou Terrestrial Reference Frame (BTRF). Sistem
koordinat ini mengacu kepada China Geodetic Coordinate System 2000 (CGCS2000).
China Geodetic Coordinate System 2000 (CGCS2000) secara resmi digunakan sebagai
sistem koordinat geodetik nasional China sejak bulan juli tahun 2008 dan akan menggantikan
sistem koordinat nasional China yang lama. CGCS2000 konsisten dan mempunyai
karakteristik yang sama dengan ITRS (Cheng et al, 2009).
Parameter utama dari ellipsoid referensinya hampir sama dengan parameter yang
didefinisikan oleh ITRS dengan sumbu panjang (a), koefisien derajat harmonik (J2), dan
kecepatan sudut bumi rata-rata (ω). Konstanta gravitasi (GM) mengikuti nilai yang diberikan
oleh WGS-84. Pusat geometris dari elipsoid CGCS2000 sama dengan pusat bumi, dan sumbu
rotasi dari elipsoid ini juga bertampalan dengan sumbu-Z (Cheng et al, 2009).
Parameter elipsoidnya adalah :
Semi-major axis (a) : 6378137 meters
Penggepengan (f) : 1/298.257222101
Konstanta gravitasi bumi (GM) : 3.986004418 m³/s²
Kecepatan sudut rata-rata bumi (ω) : 7.292115×10e-5 rad/s
73
CGCS2000 direalisasikan dengan China Terrestrial Reference Frame 2000
(CTRF2000) yang terikat pada ITRF97 pada epok 2000. CTRF2000 menggunakan stasiun
layanan GNSS internasional atau stasiun IGS dalam pengintegrasiannya dengan sistem ITR.
Ada 47 stasiun termasuk stasiun IGS yang berada di China yang digunakan dalam integrasi
penyesuaian dari CTRF. Konsistensi dalam definisi dan keragaman dalam realisasi akan
bermanfaat untuk mengurangi dan mengkompensasi kesalahan sistematik (Yang et al, 2012).
Gambar 4.10 Distribusi stasiun IGS di dunia (IGS, 2010)
Dalam Gambar diatas terlihat distribusi posisi stasiun-stasiun International GNSS
Service (IGS) di dunia. Stasiun-stasiun yang ditunjukkan oleh tanda panah adalah beberapa
stasiun IGS yang digunakan oleh China Terrestrial Reference Frame 2000 (CTRF2000)
sebagai stasiun pengintegrasi, termasuk beberapa stasiun yang berada di China, diantaranya
stasiun BJFS, LHAZ dan KUNM (Yang et al, 2012).
74
China Terrestrial Reference Frame atau CTRF terdiri dari tiga tingkatan (orde), yaitu:
1) Tingkat pertama (orde 1) adalah IGS yang berada di China, yaitu BJFS, CHAN,
KUNM, LHAS, SHAO, URUM, WUHN dan XIAN dan Continuously Operating
Reference Stations (CORS). Tingkat pertama CTRF ini berjumlah total sebanyak 28
stasiun yang diketahui memberikan nilai ketelitian 3 mm. Persebaran tingkat pertama
CTRF ini dapat dilihat pada Gambar 4.11.
Gambar 4.11 Stasiun IGS dan CORS CTRF (orde I) yang terdapat di China
(Yang et al, 2012)
Pada Gambar terlihat 28 stasiun orde I dalam CTRF, dimana 8 titik berwarna merah
merupakan stasiun ICG yang berada di China dan 20 titik berwarna biru merupakan stasiun
CORS.
2) Tingkat kedua (orde 2) adalah Jaring Kontrol Nasional GPS 2000 dengan persebaran
sekitar 2500 stasiun pada tingkat ketelitian 3 cm (Yang et al, 2012).
3) Tingkat ketiga (orde 3) adalah jaringan gabungan dari Jaring Astro-Geodetik dan
Jaring Kontrol Nasional GPS 2000, dengan persebaran 50000 stasiun pada tingkat
ketelitian 3 dm tersebar di seluruh China (Yang et al, 2012)
Stasiun CORS
Stasiun ICG
75
Walaupun karakteristik CTRF2000 dan BTRF (Beidou Terrestrial Reference Frame)
bisa dikatakan konsisten dengan sistem referensi internasional, masih banyak bagian dari
sistem ini yang harus diperbaiki atau lebih ditingkatkan. Keakuratan tingkatan CTRF2000
tidak begitu homogen. Hal ini terjadi karena hanya sebanyak 28 CORS dan sekitar 1000
stasiun pemantauan dengan tingkat akurasi tinggi yang digunakan dalam CGCS2000.
Geometri dari China Terrestrial Reference Frame cukup lemah. BTRF masih belum stabil
dan tidak terintegrasi dengan baik dalam CTRF2000. Pengukuran kecepatan pergeseran dan
ketelitian titik tidak tersedia, hanya pengamatan untuk sistem GNSS saja yang dilakukan
sampai saat ini (Yang et al, 2012).
Satu masalah lagi adalah bahwa informasi deformasi kerak bumi tidak termasuk dalam
CTRF dan BTRF. Hal ini disebabkan karena tingkat akurasi CGCS2000 masih sangat lemah
dibandingkan dengan sistem koordinat yang lebih maju di dunia. Karena kondisi itu, CTRF
dan BTRF yang telah beroperasi selama kurang lebih 10 tahun ini mungkin akan mengalami
masalah dalam kemampuan penentuan posisi yang sangat akurat, seperti pengukuran geodetik
dan dinamika bumi (Yang et al, 2012).
Usaha yang dilakukan oleh pemerintah China dalam mengurangi dan mengatasi
beberapa masalah itu adalah dengan meningkatkan jumlah stasiun CORS menjadi 260 stasiun,
yang akan terdiri dari 3 stasiun yang dilokasikan sama dengan VLBI, 6 stasiun dengan stasiun
SLR tetap dan pembangunan 232 stasiun baru. Stasiun daerah akan meningkat dari 1000
menjadi 2000 dan banyak lagi stasiun CORS nasional yang akan dibentuk dan diintegrasikan.
BTRF akan terhubung dengan CTRF dan ITRF dengan proyek pengukuran baru. Untuk
interoperabilitas, pembangunan stasiun BTRF di luar negeri akan dipertimbangkan.
Penyesuaian terpadu dari stasiun BTRF dan pembaharuan stasiun CTRF akan dilakukan
dengan cara melakukan pengukuran kembali (Yang et al, 2012).
76
4.5 Sistem waktu COMPASS
Dalam geodesi satelit , sistem waktu berperan pada pendefinisian sistem referensi
koordinat, baik itu sistem CIS, CTS, elipsoid, ICRS maupun ITRS. Sistem waktu diperlukan
untuk “menghubungkan” ukuran waktu yang biasa kita gunakan (tahun, bulan, hari, jam,
menit, detik) dengan fenomena fisik maupun geometrik yang diukur/diamati. Disamping itu
sistem waktu juga diperlukan dalam penentuan jarak ke satelit, penentuan orbit satelit, serta
studi rotasi bumi dan parameter-parameter orientasi lainnya seperti pada Gambar 3.6 (Abidin,
2001). Perubahan waktu sekitar 1 nanosekon saja, akan membawa dampak yang sangat besar
bagi parameter-parameter yang ditentukannya. Misalnya pada Gambar 4.12 dibawah ini.
Gambar 4.12 Efek kesalahan waktu dalam geodesi Satelit (Seeber, 1993)
Menurut Seeber (1993) :
kesalahan sebesar 2x10-5 detik saja akibat rotasi bumi, akan menyebabkan
pergeseran posisi sebesar 1 cm pada titik di daerah ekuator (dT1)
kesalahan sebesar 1x10-6 detik, menyebabkan pergeseran posisi orbit satelit
didekat bumi sebesar 1 cm (dT2)
kesalahan sebesar 1x10-10 detik pada waktu perjalanan sinyal, akan
menyebabkan pergeseran jarak satelit ke bumi sebesar 1 cm (dT3).
77
Seperti sistem-sistem satelit navigasi lainnya, sistem satelit navigasi COMPASS juga
mempunyai sistem waktu sendiri yang berperan sebagai acuan dalam penggunaannya
terhadap berbagai macam aplikasi. Sistem waktu yang digunakan sebagai acuan atau referensi
waktu pada Beidou Navigation Satellite System adalah Beidou Time (BDT).
BDT atau Beidou Time adalah sistem skala waktu navigasi pada satelit COMPASS
yang bersifat internal dan kontinyu tanpa leap seconds atau detik kabisat. Unit satuan dasar
pada BDT adalah detik dalam SI. Unit satuan terbesar yang digunakan adalah 1 minggu yang
didefinisikan sebagai 604800 detik. BDT dalam operasinya dihitung dalam nomor minggu
atau week number (WN) dan detik minggu atau second of week (SoW). Titik 0 BDT adalah
pada 00:00:00 tanggal 1 januari 2006 (hari minggu) dalam sistem waktu UTC (Universal
Time Coordinated) (CSNO, 2011).
Pada dasarnya, sistem waktu satelit menggunakan sistem waktu atom yang
perhitungan waktunya berdasarkan pada osilasi elektromagnetik yang dikontrol atau
dihasilkan oleh transisi kuantum dari suatu atom (Abidin, 2001). Namun akurasi dari setiap
jam atom tersebut berbeda berdasarkan jenis mereka. Misalnya, jam atom pada UTC yang
dijadikan acuan waktu atom universal, didasarkan pada bacaan rata-rata dari sekitar 70 jam
atom Cessium dan beberapa Hidrogen Masser dari seluruh dunia. Atau sistem GALILEO
buatan Eropa yang menggunakan frekuensi atom Rubidium sebagai dasar sistem waktu
mereka.
Setiap negara atau organisasi pembangun sistem satelit navigasi memakai perhitungan
atom yang berbeda dalam menentukan sistem waktu. Oleh karena itu, akan wajar nantinya
bila terdapat sedikit perbedaan antara sistem waktu satelit navigasi mereka dengan UTC.
Padahal, semua sistem waktu satelit navigasi haruslah mengacu pada satu referensi waktu
yang universal, yaitu UTC. Oleh karena itu diperlukan suatu teknologi atau sistem yang bisa
mengukur offset atau selisih waktu dari jam atom pada UTC dengan sistem waktu yang
digunakan pada satelit sistem satelit. Sistem itu disebut Composite Clocks.
Composite Clocks menghitung offset atau selisih dari jam-jam atom yang
menggunakan atom yang berbeda-beda tersebut dengan sistem waktu yang digunakan satelit,
dimana selisih atau offset waktu dapat dipahami sebagai rata-rata yang tertimbang atau
terukur dari selisih waktu dari jam atom (German Aerospace Center, 2012).
78
Menurut Han Chunhao (2012), BDT atau Beidou Time dihasilkan dari Composite
Clocks, dipelihara dan diatur oleh sistem waktu dan frekuensi atau Time and Frequency
System (TFS) yang berada pada Master Control Station (MCS) seperti yang telah dijelaskan
pada bagian segmen kontrol COMPASS. TFS atau Time and Frequency System terdiri dari 5
elemen utama, yaitu :
a) Clock Set (CS),
b) Inter-Measurement Element (IME),
c) Outer-Comparison Element (OCE),
d) Data Processing Element (DPE) dan,
e) Signal Generation Element (SGE).
Skema kerja dari Time and Frequency System ini dijelaskan pada Gambar 4.13.
Gambar 4.13 skema kerja TFS system (Han, 2010)
IME mengukur waktu asli dan frekuensi sinyal dari CS dan memberikan hasil
perbedaan waktu dan frekuensi yang terjadi. Selisih dari BDT yang berhubungan dengan
skala atau sistem waktu lainnya, terutama dengan UTC, diperoleh dari OCE. Kemudian DPE
akan menyelesaikan perhitungan dan pemrosesan data dengan algoritma yang telah diberikan
agar menghasilkan skala waktu yang relatif seragam sebagai acuan waktu untuk navigasi
seluruh sistem. Skala waktu yang dihasilkan oleh DPE itu disebut BDT.
Sejalan dengan BDT, Signal Generation Element (SGE) akan melakukan penyesuaian
frekuensi dengan sinyal frekuensi dari Master Control, dan menghasilkan waktu fisik yang
nyata dan sinyal frekuensi yang diminta oleh MCS. Agar selalu se-konsisten mungkin dengan
UTC, BDT akan melakukan proses penyesuaian frekuensi kembali setelah lebih dari 30 hari.
79
Perbedaan waktu antara BDT dan UTC selalu dipertahankan agar tetap dalam skala
dibawah 100 ns. Sebagai contoh, selisih waktu atau time offset dari BDT dengan UTC yang
didapat pada bulan juni hingga agustus 2010 dapat dilihat pada Gambar 4.14.
Gambar 4.14 Time offset dari BDT dengan UTC (Han, 2012)
80
4.6 Perbandingan antar Sistem GNSS
Pada dasarnya tujuan semua sistem GNSS itu sama, namun mempunyai tujuan yang
sama bukan berarti penyedia-penyedia layanan itu juga menawarkan kemampuan yang sama.
Akan terdapat banyak perbedaan dalam hal sistem, aspek teknis, dan juga kemampuannya,
sesuai dengan prinsip utama sistem satelit navigasi masing-masing. Bagian ini menjelaskan
beberapa perbedaan antara sistem-sistem GNSS itu dari berbagai segi, diantaranya adalah :
4.6.1 Segmen angkasa
Tabel 4.13 memberikan perbedaan parameter segmen angkasa antara sistem GNSS yang ada.
Tabel 4.13 Perbandingan parameter segmen angkasa GNSS
Parameter GPS GLONASS GALILEO COMPASS
Peluncuran
pertama 22–Feb–1978 12–Okt–1982 28–Des–2005 13–April–2007
Beroperasi penuh Februari 1995
Januari 1996
dan
Desember 2011
2012, 2013 2007
Jumlah satelit 31 24 27 + 3 cadangan 35
Jenis satelit MEO MEO MEO
5 GEO
27 MEO
3 IGSO
Ketinggian
(MEO) 20.200 km 19.100 km 23.222 km 21.500 km
Bidang orbit 6 3 3 6
Inklinasi orbit
(MEO) 55° 64.8° 56° 55°
Semi-major axis
(MEO) 26.560 km 25.508 km 29.601 km 27840 km
Perioda revolusi
(MEO) 11h 57,96m 11h 15,73m 14h 4,75m 12h 50m
81
Parameter segmen angkasa yang dibandingkan pada Tabel 4.13 adalah parameter
angkasa yang digunakan jika nanti semua sistem GNSS ini telah selesai dikembangkan, atau
parameter angkasa yang direncanakan akan digunakan di masa depan. Perbedaan yang sangat
signifikan pada parameter segmen angkasa antara sistem GNSS ini terletak pada jumlah satelit
yang digunakan dan jenis-jenis satelit yang digunakan. Pada dasarnya sistem GNSS
menggunakan satelit MEO pada segmen angkasa mereka. Hal ini terlihat pada adanya
penggunaan satelit MEO di semua segmen angkasa sistem-sistem GNSS ini, namun jumlah
satelit MEO yang digunakan berbeda-beda.
Yang menarik adalah adanya penggunaan jenis satelit selain satelit MEO pada segmen
angkasa sistem COMPASS. Dimana sistem COMPASS menggunakan dua jenis satelit selain
MEO yaitu satelit GEO dan satelit IGSO. Penggunaan satelit GEO dan IGSO yang sifatnya
mempunyai perioda orbit yang sama dengan perioda rotasi bumi, diyakini berhubungan
dengan sistem COMPASS yang masih dalam tahap pengembangan.
Maksudnya, China masih memerlukan banyak informasi mengenai sistem COMPASS
untuk perencanaan sistem yang lebih efektif di masa depan, dan untuk pengembangan layanan
dari regional menjadi global. Selain itu, sistem COMPASS direncanakan akan menyediakan
akurasi dan visibilitas yang lebih baik di wilayah Asia, khususnya China, dibandingkan
wilayah dunia lainnya Karena itu sistem COMPASS menggunakan satelit GEO yang
ditempatkan sedemikian rupa, pada orbit yang selalu terlihat selama 24 jam dari wilayah
China dan sekitarnya.
4.6.2 Visibilitas satelit dan DOP (Dillution of Precission)
a) Visibilitas
Visibilitas satelit biasanya mengacu kepada jumlah satelit atau sinyal yang tersedia
bagi pengguna. Definisi visibilitas menurut US Federal Radionavigation Plan (FPR)
mengacu pada persentase kemampuan waktu sistem dalam menyediakan solusi navigasi bagi
pengguna (ESA navipedia, 2011).
82
Gambar 4.15a dan 4.15b berturut-turut merupakan hasil pemodelan dan prediksi
distribusi visibilitas dari GPS dan COMPASS di dunia yang dilakukan oleh He-Chin Chen dan
tim (Chen et al, 2009).
Hasil pemodelan distribusi visibilitas dilakukan menggunakan satelit MEO dengan
mask angle = 15°. Konstelasi satelit sistem GPS, GALILEO, dan GLONASS yang digunakan
adalah konstelasi satelit yang ada saat ini. Sedangkan visibilitas yang diberikan oleh sistem
COMPASS merupakan prediksi visibilitas yang akan diberikan sistem COMPASS jika sistem
ini telah stabil beroperasi.
a)
b)
Gambar 4.15 GPS global visibility (a) dan COMPASS global visibility (b)
83
Gambar 4.15 memberikan pemodelan dan prediksi distribusi visibilitas satelit GPS
dan COMPASS di seluruh dunia. Wilayah yang berwarna paling biru atau nilai terkecil dari
skala Number of visible satellite (NVS) merupakan wilayah yang paling sedikit mendapatkan
visibilitas satelit. Sedangkan wilayah yang berwarna paling coklat atau punya nilai NVS
paling besar merupakan wilayah dunia yang mempunyai kemampuan visibiltas satelit
terbanyak.
Pada kasus GPS misalnya, dalam Gambar 4.15a, pengguna pada wilayah khatulistiwa
dan wilayah kutub dapat menerima sinyal dari satelit GPS yang lebih banyak jika
dibandingkan dengan wilayah lainnya. Kedua wilayah itu akan menerima sinyal dari 9 hingga
10 satelit GPS dalam satu waktu pengamatan. Pada dasarnya Gambar 4.15a menunjukkan
keseragaman distribusi visibilitas satelit GPS di seluruh dunia
Sedangkan pada kasus COMPASS, Gambar 4.15b, hanya sebagian besar wilayah Asia
dan Australia (termasuk Indonesia) yang mendapatkan sinyal dari lebih banyak satelit.
Wilayah ini akan mendapatkan sinyal dari 13 hingga 18 satelit dalam satu waktu pengamatan.
Selanjutnya Gambar 4.16 merupakan distribusi visibilitas satelit GALILEO di seluruh
dunia yang tampak sama dengan distribusi visibilitas satelit GPS yaitu terdistribusi seragam.
Perbedaannya terletak pada jumlah minimum satelit yang bisa terdeteksi yaitu, hanya 6 satelit
GALILEO pada konfigurasi pemodelan yang sama dengan GPS (ESA, 2012).
Gambar 4.16 Galileo global visibility (ESA, 2012)
84
Gambar 4.17 menunjukkan pemodelan persebaran visibilitas satelit GLONASS di
seluruh dunia, berdasarkan pengamatan menggunakan parameter yang sama dengan
pemodelan tiga satelit sebelumnya (Eissfeller et al, 2007).
Gambar 4.17 GLONASS global visibility (Eissfeller, 2007)
Dalam gambar terlihat persebaran visibilitas satelit GLONASS yang tidak merata jika
dibandingkan dengan satelit GNSS lainnya. Bahkan wilayah Asia tengah tidak mendapatkan
visibilitas sama sekali, terlihat dari NVS nya yang bernilai 0. Namun wilayah kutub utara dan
selatan mendapatkan nilai visibilitas yang baik, yaitu diatas 4 satelit. Saat ini Rusia tengah
memodifikasi dan memodernisasi sistem satelit global mereka sehingga mendapatkan
kemampuan yang lebih baik dari sistem yang telah ada sebelumnya.
b) DOP atau Dilution of Precision
DOP atau Dilution of Precision adalah istilah yang menggambarkan kekuatan akurasi
dan konfigurasi dari geometri satelit. Ketika satelit yang muncul berdekatan di atas langit,
geometrinya menjadi lemah dan DOP-nya tinggi. Namun ketika berjauhan maka geometrinya
menjadi kuat dan nilai DOP menjadi rendah, sehingga dengan rendahnya nilai DOP maka
keakuratan posisi GNSS menjadi lebih baik. Dalam prakteknya, berbagai bentuk DOP
digunakan tergantung pada kebutuhan. Misalnya untuk keperluan umum penentuan posisi
GPS, pengguna mungkin tertarik dalam meneliti efek dari geometri satelit pada kualitas yang
dihasilkan posisi 3-D (lintang, bujur, dan ketinggian) kontelasi satelit. Hal ini dapat dilakukan
dengan memeriksa nilai GDOP-nya.
85
Apabila nilai GDOP berkurang, berarti jumlah visibilitas satelit yang digunakan
meningkat, dan apabila nilai visibilitas satelit rendah, maka nilai GDOP akan semakin besar.
Pada umumnya, besarnya nilai GDOP berbanding terbalik dengan besarnya nilai visibilitas
satelit, namun juga tergantung kepada distribusi geometri yang dibentuk oleh satelit-satelit
yang terlibat (Lapan, 2005).
Keterangan nilai GDOP dapat dilihat dari Tabel 4.14 (Yuen, 2009).
Tabel 4.14 Keterangan nilai GDOP
Nilai
GDOP Rating Keterangan
1 Ideal Tingkat akurasi tinggi
2 – 3 Excellent Pengukuran cukup akurat, kecuali pada aplikasi tertentu
4 – 6 Good Ketelitian minimum dalam pengambilan keputusan
7 – 8 Moderat Hasil pengukuran kurang direkomendasikan
9 – 20 Fair Hanya untuk pengukuran secara kasar, bukan detail
21 – 50 Poor Pengukuran harus dihindarkan
Gambar 4.18 menunjukkan persebaran GDOP dari sistem GPS pada parameter
pemodelan yang sama yang digunakan dalam pemodelan distribusi visibilitas satelit
sebelumnya.
Gambar 4.18 GPS global GDOP (Chen et al, 2009)
86
Pada Gambar 4.18 dapat dilihat, daerah sekitar ekuator bumi mempunyai nilai GDOP
yang paling kecil yaitu 1.96. Hal ini membuat pengguna GPS di sekitar equator akan
mendapatkan tingkat akurasi yang tinggi. Namun jika dilihat pada daerah kutub, nilai GDOP
membesar walaupun tingkat visibilitas satelit disana relatif tinggi. Ini menunjukkan ketidak
konsistenan hubungan antara visibilitas dan nilai DOP-nya. Menurut Chen et al (2009), hal ini
disebabkan oleh buruknya distribusi geometri satelit GPS di daerah kutub.
Selanjutnya, Gambar 4.19 merupakan prediksi persebaran nilai GDOP sistem
COMPASS di seluruh dunia menggunakan konstelasi satelit yang direncanakan.
Gambar 4.19 COMPASS global GDOP (Chen et al, 2009)
Distribusi nilai GDOP sistem COMPASS dapat dilihat pada gambar 4.19. Disana
terlihat wilayah sekitar Asia mempunyai nilai GDOP paling kecil, hubungannya konsisten
dengan hasil pemodelan distribusi visibilitas sebelumnya. Dengan demikian para pengguna
sistem COMPASS di wilayah tersebut akan mendapatkan tingkat akurasi yang tinggi, sejalan
dengan tingginya nilai visibilitas satelit pada wilayah itu,. Pada wilayah kutub dan wilayah
Amerika, COMPASS mempunyai tingkat akurasi yang lebih buruk. Dapat dilihat dari
tingginya nilai GDOP pada wilayah tersebut yang mencapai angka 2.5, meskipun dalam skala
yang masih bagus.
87
Gambar 4.20 menunjukkan distribusi nilai GDOP dari sistem GALILEO di seluruh
dunia. Pemodelan dilakukan dengan menggunakan parameter pemodelan yang sama dengan
yang dilakukan pada sistem-sistem lainnya (Eissfeller, 2007).
Gambar 4.20 Galileo global GDOP (Eissfeller, 2007)
Lain lagi pada kasus sistem GALILEO. Jika dilihat pada Gambar 4.20, wilayah Eropa
dan sekitarnya tepatnya disepanjang daerah lintang 60° utara dan lintang 60° selatan bumi,
terlihat mempunyai nilai GDOP paling kecil. Dengan demikian, pengguna sistem GALILEO
akan mendapatkan tingkat akurasi paling baik di wilayah itu dibandingkan dengan wilayah
lainnya di dunia. Wilayah dengan tingkat akurasi terburuk pada sistem GALILEO berada pada
wilayah antara lintang 20° hingga 30°, baik daerah utara maupun selatan bumi. Sedangkan
pada wilayah kutub, hubungan antara tingkat visibilitas dan nilai GDOP terbilang konsisten.
88
Jika disimpulkan, perbedaan keempat sistem ini berdasarkan pemodelan dan prediksi
visibilitas dan GDOP globalnya, dapat dilihat pada Tabel 4.15 berikut.
Tabel 4.15 Perbandingan GNSS berdasarkan visibilitas dan GDOP global
Sistem Visibilitas GDOP Kualitas posisi
Min Max Min Max Baik di Buruk di
GPS 8.483 10.48 1.961 2.757 Wilayah ekuator Wilayah kutub
GALILEO 6.000 9.000 1.57 2.85 Wilayah lintang 60° dan kutub
Wilayah lintang 20° - 30°
GLONASS 0 >4 - - Tidak merata Tidak merata
COMPASS 7.583 17.30 1.722 2.545 Asia, China, dan sekitarnya
Amerika, Afrika, dan
wilayah kutub
Sementara itu, untuk perbedaan sistem GNSS berdasarkan visibilitas dan GDOP nya
di wilayah Indonesia diberikan pada Tabel 4.16.
Tabel 4.16 Perbandingan GNSS berdasarkan visibilitas dan GDOP di Indonesia
Sistem Visibilitas GDOP
Min Max Min Max
GPS 9.678 10.08 1.961 2.120
GALILEO 7.800 8.700 2.21 2.33
GLONASS 1 3 - -
COMPASS 14.39 17.30 1.722 1.969
89
4.6.3 Sinyal dan frekuensi
Tabel 4.17 dibawah ini memberikan perbedaan parameter sinyal dan frekuensi
pembawa yang digunakan dari masing-masing sistem GNSS.
Tabel 4.17 Perbandingan sinyal dan frekuensi
Parameter GPS GLONASS GALILEO COMPASS
Coding CDMA FDMA CDMA CDMA
Notasi L1, L2, L5 G1, G2, G3 E1, E5a, E5b, E6 B1, B1-2, B2, B3
Frekuensi
(MHz)
L1 : 1575.42
L2 : 1227.60
L5 : 1176.45
G1 : 1602
G2 : 1246
G3 : TBD
E1 : 1575.42
E5a : 1176.45
E5b : 1207.14
E6 : 1278.75
B1 : 1561.1
B1-2 : 1589.74
B2 : 1207.14
B3 : 1268.52
Jika dilihat secara seksama pada Tabel 4.17 tepatnya di bagian frekuensi yang
digunakan, akan terlihat bahwa ada beberapa sinyal yang digunakan oleh keempat sistem itu
berada pada frekuensi yang hampir sama. Perhatikan Gambar 4.21 berikut.
Gambar 4.21 GPS, Galileo, COMPASS frequency plan (Grelier, 2007)
90
Gambar 4.21 menunjukkan rencana frekuensi GPS, GALILEO dan COMPASS dalam
tiga panel yang terpisah. Panel paling atas menunjukkan sinyal GPS yang akan ditransmisikan
setelah peluncuran satelit GPS-III. Panel tengah adalah frekuensi GALILEO dan panel paling
akhir merupakan tiga sinyal COMPASS yang dimonitor oleh Centre National d’Etudes
Spatiales (CNES). Lebih jauh lagi, pada 2 panel teratas, sinyal GALILEO dan GPS
ditunjukkan secara berturut-turut menggunakan warna abu-abu. Pada panel terakhir, sinyal
GPS dan GALILEO ditunjukkan dengan warna latar abu-abu sementara spektrum sinyal
COMPASS berwarna beige.
Berdasarkan penjelasan dari Gambar 4.21, beberapa sinyal COMPASS mengalami
overlay atau tumpang-tindih dengan sinyal GNSS lainnya, dalam hal ini GPS dan GALILEO.
Sinyal-sinyal itu adalah :
Sinyal COMPASS B1 pada frekuensi 15751.42 MHz dengan sinyal GPS L1
Sinyal COMPASS B2 pada frekuensi 1176.45 MHz dengan sinyal GPS L5
Sinyal COMPASS B2b pada frekuensi 1207.14 MHz dengan sinyal GALILEO
E5b
Menurut Scott Pace (2010), China percaya bahwa “tumpang tindihnya spektrum
frekuensi sinyal terbuka bermanfaat untuk mewujudkan interoperabilitas pada banyak
aplikasi, dan membuat lebih mudah dalam mengembangkan dan memproduksi penerima
interoperabel. Meskipun pernyataan China itu benar pada dari suatu sudut pandang, penyedia
layanan GNSS yang sinyalnya mengalami tumpang tindih mungkin saja tidak setuju. Bahkan
walaupun tumpang tindih sinyal itu tidak menyebabkan gangguan, penyedia sinyal mungkin
akan mengalami kendala dalam kemampuannya mengontrol layanan pada sinyal itu.
Misalnya pada kasus tumpang tindih sinyal antara COMPASS dan GALILEO, sinyal
COMPASS itu mengalami overlap pada layanan Galileo Publicity Regulated Service (PRS),
yaitu sebuah layanan yang bersifat melindungi informasi penggunaya. Dan pada kasus antara
COMPASS dengan GPS dimana sinyal COMPASS overlap dengan sinyal pertahanan GPS.
Pada kasus ini mungkin COMPASS akan mengalah pada GPS dan mencari cara agar sinyal itu
tidak lagi overlap, alasannya sistem GPS merupakan “senior” bagi sistem COMPASS dan
pendatang baru haruslah mengalah. Namun lain hal nya dengan GALILEO, China
beranggapan bahwa COMPASS dan GALILEO merupakan sama-sama pendatang baru dalam
dunia GNSS (Pace, 2010).
91
4.6.4 Sistem waktu dan koordinat
Perbedaan antara GPS, GLONASS, GALILEO dan COMPASS dalam segi sistem waktu
dan koordinat yang digunakan dapat dilihat pada Tabel 4.18.
Tabel 4.18 Perbandingan sistem waktu dan koordinat
Parameter GPS GLONASS GALILEO COMPASS
Geodetic
reference WGS-84 PE-90 GTRF CGSG2000
Semi-major
axis ellipsoid
(a)
6378137 m 6378136 m 6378137 m 6378137 m
Flattening (f) 1/298.257223563 1/298.257839303 1/298.257223563 1/298.257222101
Konstanta
gravitasi bumi
(GM)
3.986004418
m³/s²
3.986004418
m³/s²
3.986004418
m³/s²
3.986004418
m³/s²
Kecepatan
sudut bumi
rata-rata (ω)
7.292115x10e-5
rad/s
7.292115x10e-5
rad/s
7.292115x10e-5
rad/s
7.292115x10e-5
rad/s
Time system GPS Time GLONASS time GALILEO
System Time Beidou Time
Leap second No Yes No No
Dari tabel diatas dapat disimpulkan bahwa sistem referensi geodetik atau datum
geodetik yang digunakan China (CGCS2000) mempunyai prinsip yang sama dengan WGS 84
yang digunakan oleh sistem GPS. CGCS2000 merupakan sistem koordinat yang terikat
kepada stasiun-stasiun IGS yang berada di China sebagai orde pertamanya, dimana stasiun
IGS itu menggunakan dua GNSS utama dalam pengukurannya, yaitu sistem GPS dan
GLONASS.
92
Pada awalnya elipsoid referensi yang digunakan CGCS2000 sama dengan elipsoid
referensi yang digunakan WGS84 yaitu elipsoid GRS80. Namun seiring berjalannya waktu,
WGS84 melakukan pembaruan pada nilai flattening atau penggepengannya. Pembaruan itu
secara langsung juga membuat perbedaan nilai flattening antara CGCS2000 dengan WGS84.
Hal ini menyebabkan selisih pada nilai hasil perhitungan sumbu semi minornya (b), dimana
besar selisihnya adalah sekitar 0.104 mm. Sebagian besar selisih yang terjadi ini penting
untuk perhitungan orbit satelit berpresisi tinggi, namun hanya memiliki sedikit pengaruh
dalam penggunaannya pada pengukuran topografi (wikipedia.org, 2012).
Cheng Pengfei et al (2009) melakukan penelitian pengaruh perbedaan antara elipsoid
CGCS2000 dengan elipsoid WGS84 itu. Mereka menyatakan bahwa perbedaan antara dua
elipsoid itu hanya terdapat dalam nilai koordinat dan nilai gravitasi normal pada daerah
lintang yang sama. Perbedaan itu dijelaskan pada Gambar 4.22 dan 4.23.
Gambar 4.22 Perbedaan nilai lintang CGCS2000 dengan WGS84 (Cheng et al, 2009)
Gambar 4.22 adalah gambar yang memberikan besarnya selisih atau perbedaan nilai
koordinat yang didapatkan pada daerah lintang yang sama antara dua elipsoid tersebut.
Dimana perbedaan nilai maksimum yang didapatkan adalah sekitar ± 3.6 x 10-6 arc second
atau setara dengan 0.11 mm pada lintang 50°. Sedangkan pada lintang 0° atau daerah ekuator
tidak terdapat perbedaan nilai antara dua elipsoid tersebut.
93
Gambar 4.23 Perbedaan nilai gravitasi normal CGCS2000 dengan WGS84 (Cheng et al, 2009)
Gambar 4.23 memberikan besarnya perbedaan nilai gravitasi normal pada lintang 0°
hingga bujur 100° antara dua elipsoid tersebut. Disana terlihat perbedaan nilai gravitasi
normal maksimum yang terjadi adalah pada daerah lintang 0° yang mencapai 0.02 x 10-8 m/s²,
dan beda nilai gravitasi normal minimum yang didapatkan antara dua elipsoid tersebut adalah
0.004 x 10-8 m/s².
Kesimpulannya, perbedaan yang terjadi antara elipsoid CGCS2000 dan WGS84 yang
didapatkan saat ini bisa diabaikan karena bernilai sangat kecil, dan hanya terdapat pada
lintangnya saja. Sedangkan bujur kedua elipsoid ini bernilai sama, tidak terdapat perbedaan
sedikitpun. Hal ini juga membuktikan bahwa sistem geodetik CGCS2000 milik China pada
prinsipnya adalah sama dan konsisten dengan sistem geodetik WGS84 (Yang, 2009).
94
4.6.5 Kelebihan dan kelemahan sistem COMPASS
Beberapa kelebihan yang diberikan oleh sistem COMPASS di bidang GNSS diberikan
pada Tabel 19.
Tabel 4.19 Kelebihan sistem COMPASS
Kelebihan sistem COMPASS
Melayani komunikasi dua arah antara pengguna dan stasiun kontrol, berupa layanan komunikasi pesan singkat. Layanan ini tidak ditemukan pada penyedia layanan sistem satelit navigasi lainnya.
Lebih aplikatif. Dengan sistem RDSS yang dimilikinya, sistem COMPASS dapat digunakan pada berbagai aplikasi dengan lebih mudah seperti monitoring kendaraan, lalu lintas, alarm tanda berbahaya, dll.
Diprediksi menyediakan penentuan posisi yang lebih baik di wilayah Asia, khususnya China, termasuk indonesia.
Receiver yang kompatibel dengan sistem GNSS lainnya
Mempunyai kemampuan yang baik dalam bidang militer, seperti kontrol rudal dan penentuan posisi target sasaran
Sementara itu, kelemahan dari sistem COMPASS disimpulkan pada Tabel 4.20.
Tabel 4.20 Kelebihan sistem COMPASS
Kelemahan sistem COMPASS
Belum bisa melayani penentuan posisi yang lebih teliti seperti pengukuran deformasi dan geodinamika.
Tingkat akurasi yang diberikan masih lemah jika dibandingkan dengan sistem GPS.
Visibilitas dan akurasi yang diberikan tidak terdistribusi merata di seluruh dunia.
Layanan pesan singkat yang diberikan hanya terbatas di wilayah regional China saja.
Secara umum, sistem ini masih belum stabil untuk digunakan secara global.
95
Saat ini, sistem satelit navigasi COMPASS masih berada di bawah sistem GPS milik
Amerika dalam hal akurasi penentuan posisi dan pelayanan di dunia. Hal ini karena sistem ini
masih berada dalam tahap pengembangan. Sun Jiadong, direktur pembangunan sistem satelit
COMPASS mengatakan bahwa independensi dan kompatibilitas struktur sistem Beidou,
integrasi dari penentuan posisi dan komunikasi, fitur-fitur yang sedang dikembangkan, dan
konstruksi kebijakan aplikasi akan mengantarkan Beidou dalam tahap perkembangan terbaik
untuk aplikasi industrinya.
Selain itu, Yang Yuanxi, akademisi dari Chinese Academy of Science, percaya bahwa
dalam perbandingannya dengan GPS, Beidou akan menjadi superior dalam inisiasi kecepatan
penentuan posisi dan pelayanan pengukuran waktu yang presisi. Setelah koneksi jaringan
sistem Beidou lengkap, penentuan posisi pengguna, komunikasi dengan sms, dan laporan
posisi hanya akan berjalan dalam hitungan detik, lebih cepat dibandingkan sistem GPS yang
memerlukan waktu 1 hingga 3 menit (China.org.cn, 2012).
96
4.7 Kombinasi Sistem-sistem GNSS dunia
Saat ini, ada empat sistem GNSS dalam tahap-tahap pengembangan yang berbeda
ataupun sudah beroperasi sepenuhnya, yaitu Amerika Serikat Global Positioning System atau
GPS, sistem GLONASS milik Rusia, sistem GALILEO Uni-Eropa, dan sistem GNSS terakhir
adalah sistem COMPASS milik China.
Banyaknya layanan sistem GNSS seperti sekarang ini, tentu saja akan semakin
menguntungkan bagi para penggunanya. Apalagi dengan adanya kebijakan kompatibilitas dan
interoperabilitas yang ditetapkan oleh para penyedia masing-masing layanan, memungkinkan
pengguna dapat menikmati berbagai macam sistem GNSS hanya dengan satu receiver
(receiver multi-konstelasi). Hal ini dilakukan untuk meningkatkan kualitas layanan kepada
pengguna sistem dimanapun di seluruh dunia. Sistem GNSS dunia diilustrasikan oleh Gambar
4.24.
Gambar 4.24 GNSS around the world (suite101.com, 2010)
Jika dihitung jumlahnya, maka konsumen sistem satelit navigasi nantinya akan
mendapatkan layanan penentuan posisi, navigasi, dan penentuan waktu menggunakan
kombinasi lebih dari 75 satelit dengan tawaran layanan yang berbeda-beda. Banyaknya satelit
yang dapat digunakan dalam satu waktu, akan berkaitan langsung dengan tingkat visibiltas
dan nilai DOP yang didapatkan.
97
Bagian ini akan membahas bagaimana prediksi kombinasi antara empat sistem GNSS
yag ada dalam nilai visibilitas dan nilai GDOP nya di masa depan, yang dilakukan oleh ahli
geomatika Universitas Nasional Chen-Kung di Taiwan, Meng-lun Tsai dkk (2009).
4.7.1 Visibilitas
Gambar 4.25 memberikan prediksi kombinasi distribusi visibilitas dari sistem-sistem
GNSS yang ada di dunia. Dimana pemodelan menggunakan satelit MEO dengan mask angel
= 10°, konstelasi GPS, GLONASS, dan GALILEO yang digunakan adalah konstelasi saat ini,
dan konstelasi COMPASS adalah konstelasi yang akan digunakan di masa depan.
Gambar 4.25 Distribusi visibilitas global GNSS (Tsai et al, 2009)
Dalam gambar terlihat bahwa jumlah minimum satelit yang tampak terjadi pada
daerah benua Amerika dengan jumlah 30 satelit dalam satu waktu pengamatan. Sedangkan
wilayah asia, termasuk Indonesia adalah wilayah dunia yang akan mendapatkan visibilitas
satelit paling maksimum, yaitu rata-rata berjumlah 42 satelit dalam satu waktu pengamatan.
Kombinasi dari semua sistem GNSS ini akan meningkatkan jumlah satelit yang terlihat jika
dibandingkan dengan hanya menggunakan sistem GPS saja, yang hanya mempunyai nilai
NVS maksimal sekitar 10 satelit dalam satu waktu pengamatan. Keuntungan yang didapat
apabila semua sistem GNSS yang ada nantinya dikombinasikan dan telah stabil dalam
penggunaannya, diprediksi memberikan nilai visibilitas paling maksimal di wilayah Asia.
Number of Visible Satellite (NVS)
30.06 43.99
-135 -90 -45 0 45 90 135
60
30
0
-30
-60
32.09 33.29 34.04 35.72 36.93 37.54 38.35 40.52 42.29
98
4.7.2 GDOP
Gambar 4.26 memberikan pemodelan distribusi nilai GDOP global dari sistem GNSS
apabila dikombinasikan dalam penggunaannya. Pemodelan menggunakan parameter yang
sama denga pemodelan visibilitas sebelumnya yaitu menggunakan satelit MEO dengan mask
angle = 10°.
Gambar 4.26 Distribusi GDOP global GNSS (Tsai et al, 2009)
Pada gambar terlihat dengan mengkombinasikan semua sistem GNSS yang ada, akan
didapatkan nilai GDOP paling maksimal adalah hanya sekitar 1.120, dimana masih termasuk
kategori ideal dalam hal akurasinya. Sedangkan nilai GDOP terkecil dari kombinasi sistem-
sistem GNSS dunia adalah sekitar 0.9472. Wilayah Asia, termasuk Indonesia, adalah wilayah
dunia yang mendapatkan nilai GDOP paling baik, sejalan dengan banyaknya jumlah satelit
yang dapat terdeteksi di wilayah itu.
Dari dua pemodelan diatas, maka dapat disimpulkan bahwa dengan
mengkombinasikan sistem-sistem GNSS yang ada, diprediksikan akan meningkatkan kualitas
penentuan posisi menggunakan metode sistem satelit navigasi di seluruh dunia. Hal ini
terlihat dengan meningkatnya jumlah satelit minimal yang terdeteksi dan nilai GDOP yang
diberikan jika dibandingkan dengan penggunaan sistem-sistem GNSS itu secara terpisah.
GDOP
1.120
-135 -90 -45 0 45 90 135
60
30
0
-30
-60
60
30
0
-30
-60
0.9472 1.120 0.9657 0.9842 1.003 1.021 1.040 1.058 1.077 1.095 1.113