Pengukuran Jarak dengan Kode dan Fase
Pengukuran jarak dari satelit ke receiver dapat dilakukan dengan menggunakan data kode P atau C/A maupun dengan data fase gelombang pembawa (carrier phase). Pengukuran jarak dengan data fase digunakan untuk penentuan posisi teliti. Di lain pihak, pengukuran jarak dengan kode memungkinkan penyajian posisi secara instan, walaupun ketelitiannya lebih rendah jika dibandingkan dengan menggunakan data fase.
Pengukuran Jarak dengan KodePengukuran jarak dengan data kode disebut pseudorange. Definisi pseudorange atau pseudoranging secara umum adalah pengukuran jarak berdasarkan korelasi antara kode yang dipancarkan oleh satelit dengan replika kode yg dibuat oleh receiver. Disebut pseudorange (pseudo: semu, range: jarak, pseudorange:jarak semu)karena jarak tersebut masih mengandung kesalahan karena dalam pendefinisian jarak tersebut harga koreksi kesalahan dalam proses sinkronisasi jam satelit-jam receiver belum diperhitungkan.
Kronologi prosedur penentuan jarak dengan kode (pseudorange) adalah sebagai berikut. Kita asumsikan bahwa jam receiver dan jam satelit sinkron secara sempurna satu sama lain. Nah, ketika sinyal (PRN code*) ditransmisikan dari satelit dan diterima oleh receiver, receiver memproduki replika kode yang diterima. Receiver kemudian membandingkan kode yang diterima dari satelit dengan replika-nya dan menghitung selang waktu sinyal merambat dari satelit ke receiver. Selang waktu ini kemudian dikalikan dengan cepat rambat cahaya (3x108 atau tepatnya 299729458 meter per detik) dan didapatlah jarak antara receiver dan satelit. Nah, perlu dimengerti bahwa asumsi jam receiver sinkron secara sempurna adalah tidak sepenuhnya benar, atau dengan kata lain proses sinkronisasi yang dilakukan oleh receiver tidaklah sempurna dan masih mengandung kesalahan. Oleh sebab itulah maka pengukuran jarak dengan menggunakan data kode disebut sebagai pseudorange.
Pengukuran Jarak dengan Fase
Kronologi prosedur penentuan jarak dengan kode (pseudorange) adalah sebagai berikut. Kita asumsikan bahwa jam receiver dan jam satelit sinkron secara sempurna satu sama lain. Nah, ketika sinyal (PRN code*) ditransmisikan dari satelit dan diterima oleh receiver, receiver memproduki replika kode yang diterima. Receiver kemudian membandingkan kode yang diterima dari satelit dengan replika-nya dan menghitung selang waktu sinyal merambat dari satelit ke receiver. Selang waktu ini kemudian dikalikan dengan cepat rambat cahaya (3x108 atau tepatnya 299729458 meter per detik) dan didapatlah jarak antara receiver dan satelit. Nah, perlu dimengerti bahwa asumsi jam receiver sinkron secara sempurna adalah tidak sepenuhnya benar, atau dengan kata lain proses sinkronisasi yang dilakukan oleh receiver tidaklah sempurna dan masih mengandung kesalahan. Oleh sebab itulah maka pengukuran jarak dengan menggunakan data kode disebut sebagai pseudorange.
Pengukuran Jarak dengan Fase
Cara lain untuk menentukan jarak antara satelit ke receiver adalah dengan menggunakan data fase. Berdasar pada cara ini, jarak yang terukur adalah jumlah gelombang penuh (cycles) yang terukur ditambah dengan nilai fraksional gelombang terakhir (saat diterima receiver) dan gelombang awal (saat dipancarkan oleh satelit) dikalikan dengan panjang gelombangnya. Jarak yang ditentukan dengan cara ini jauh lebih teliti jika dibandingkan dengan jarak berdasar data kode. Hal tersebut dikarenakan resolusi data fase jauh lebih kecil jika dibanding dengan resolusi data kode. Namun demikian, ada satu masalah yang dihadapi dalam penggunaan data fase. Gelombang pembawa GPS adalah murni gelombang sinusoidal, setiap cycle mempunyai bentuk yang sama dengan cycle yang lain. Oleh karena itulah receiver GPS tidak dapat membedakan antara satu cycle dengan yang lainnya. Dengan kata lain, ketika receiver dinyalakan dan lock on ke satelit, receiver mampu menerima sinyal namun dia hanya merekamnya saja. Receiver tidak dapat menentukan jumlah total cycle antara satelit dan dirinya.
Receiver mampu mengukur nilai fraksional cycle yang diterima dengan sangat teliti (kurang dari 2 milimeter) tapi nilai awal dari gelombang penuh yang diterima tetap tidak diketahui. Namun demikian receiver tetap memnyimpan track dari setiap perubahan grafik sinusoidal fase sejak awal receiver dinyalakan dan lock on ke satelit. Itu berarti ambiguitas fase tetap akan sama selama pengamatan, asalkan tracking sinyal tidak terputus (loss off lock atau cycle slips). Dari keterangan diatas jelas bahwa penentuan jarak dengan fase akan menghasilkan penentuan posisi yang teliti asalkan harga ambiguitas fase dapat dipecahkan. Salah satu cara yang paling lazim untuk memecahkan harga ambiguitas fase adalah dengan teknik differensial. Teknik ini dapat dilakukan baik secara real time maupun secara post-processing. Teknik ini dapat dilakukan jika ada dua receiver atau lebih yang mengamat kepada satelit yang sama secara simultan. Pembahasan lebih detail dapat dilihat pada bagian lain blog ini (mode penentuan posisi dengan GPS dan teknik resolusi ambiguitas fase).
