8/3/2019 Viks Paper

1/16

09-1523RG

SURVEI GPS

SKALA WAKTU DAN PENENTUANWAKTU DARI SISTEM GPS (GLOBAL

POSITIONING SYSTEM)

Dikerjakan oleh :

Kelompok 12

Rohmatul Lathifah 3509100023

Helen Christine Gaina 3509100024

Regina Verra S.Y.P 3509100029

I Nyoman Fegie S.P. 3509100048

Dosen : . ,Eko Yuli Handoko ST MT

Program Studi Teknik Geomatika

Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan

Institut Teknologi Sepuluh Nopember

Surabaya

2011

PENDAHULUAN

8/3/2019 Viks Paper

2/16

Latar Belakang

Gerakan harian bumi dalam bentuk putaran di sekitar paksinya yang menyebabkanterjadinya fenomena siang dan malam adalah asas pengiraan waktu bagi satu hari, lebihkurang 24 jam. Manakala gerakan tahunan bumi dalam sistem surya dalam bentukperedaran bumi diatas orbit yang ditentukan mengelilingi matahari adalah asas penentuandan perkiraan waktu bagi satu tahun, ia itu 365.25 hari. Ketepatan waktu yang diperlukanoleh setiap individu adalah berbeda beda. Ia bergantung kepada keperluan masingmasing bagi memenuhi kriteria atau penggunaan yang tertentu. Contohnya bagi ahli sainsdalam bidang geodesi dan astronomi yang mengkaji rupa bentuk bumi dan fenomenaalam semesta, dimana mereka memerlukan ketepatan waktu yang sangat tinggi untukpenentuan parameter- parameter terkait dengan gerakan bumi, kedudukan bintang-bintang dan planet-planet lain. Bagi umat islam penentuan waktu juga tidak kurangpentingnya, bukan saja untuk melaksanakan segala aktivitas yang telah dirancang tetapijuga untuk mengerjakan amal ibadah mengikuti waktu-waktu yang telah ditentukan. Cuma

tahap ketepatan waktu yang diperlukan saja yang membedakan kepentingan waktu bagisetiap individu. Waktu boleh didapati dari berbagai sumber. Sebelum era penggunaansatelit, waktu yang jitu hanya boleh didapati melalui isyarat radio yang dipancarkan daristasiun-stasiun penyiaran waktu oleh beberapa agensi menggunakan alat penerimaisyarat waktu.

Dalam zaman perkembangan teknologi yang pesat ini, telekomunikasi sudah begitucanggih dan kaedah penyebaran waktu bertambah mudah. Untuk mendapatkan waktuyang berketepatan tinggi, pengguna boleh mendapatkan waktu secara terus dari satelit-satelit angkasa lepas seperti satelit penentuan kedudukan GPS (Global PositioningSystem) dan Satelit GLONASS. Waktu yang disiarkan oleh satelit-satelit ini adalah lebihtepat dan mudah didapati dari waktu yang disiarkan oleh stasiun-stasiun penyebar isyaratwaktu.

Bagian pertama paper ini membahas skala-skala waktu yang telah ditentukan sebagaiwaktu yang digunakan oleh organisasi yang bertanggung jawab menyimpan waktu didunia. Apabila membahas sistem waktu, sistem-sistem koordinat perlu dibahas terlebihdahulu oleh karena ketepatan waktu adalah berkaitan secara langsung dengan ketepatandelinisi sistem-sistem koordinat tersebut. Jenis-jenis skala waktu yang dibahas secara

ringkas adalah waktu siderius, waktu atom, waktu semesta dan waktu dinamik. Bagiankedua paper ini membahas waktu sistem GPS (Global Positioning System), termasukpembahasan mengenai ketepatan dan kaidah hitungan untuk mendapatkan waktu UTCdari waktu sistem GPS.

8/3/2019 Viks Paper

3/16

DASAR TEORI

GPS (Global Positioning System)

GPS (Global Positioning System) adalah sistem satelit navigasi dan penentuan posisiyang dimiliki dan dikelola oleh Amerika Serikat. Sistem ini didesain untuk memberikanposisi dan kecepatan tiga-dimensi serta informasi mengenai waktu, secara kontinu diseluruh dunia tanpa tergantung waktu dan cuaca, kepada banyak orang secara simultan.Pada saat ini, sistem GPS sudah sangat banyak digunakan orang di seluruh dunia. DiIndonesia pun, GPS sudah banyak diaplikasikan, terutama yang terkait dengan aplikasi-aplikasi yang menuntut informasi tentang posisi.

Pada dasarnya GPS terdiri atas tiga segmen utama, yaitu segmen angkasa (spacesegment) yang terdiri dari satelit-satelit GPS, segmen sistem kontrol (control systemsegment) yang terdiri dari station-station pemonitor dan pengontrol satelit, dan segmen

pemakai (usersegment) yang terdiri dari pemakai GPS termasuk alat-alat penerima danpengolah sinyal dan data GPS. Ketiga segment GPS ini digambarkan secara skematik diGambar berikut

Gambar 1. Sistem Penentuan Posisi Global, GPS

Setiap satelit GPS secara kontinu memancarkan sinyal-sinyal gelombang pada 2 frekuensiL-band yang dinamakan L1 and L2. Sinyal L1 berfrekuensi 1575.42 MHz dan sinyal L2berfrekuensi 1227.60 MHz. Sinyal L1 membawa 2 buah kode biner yang dinamakan kode-P(P-code, Precise or Private code) dan kode-C/A (C/A-code, Clear Access or CoarseAcquisation), sedangkan sinyal L2 hanya membawa kode-C/A. Perlu dicatat bahwa padasaat ini kode-P telah dirubah menjadi kode-Y yang strukturnya dirahasiakan untuk umum.Dengan mengamati sinyal-sinyal dari satelit dalam jumlah dan waktu yang cukup,seseorangkemudian dapat memrosesnya untuk mendapatkan informasi mengenai posisi,kecepatan,dan waktu, ataupun parameter-parameter turunannya.Pada dasarnya konsep

dasar penentuan posisi dengan GPS adalah reseksi (pengikatan ke belakang) dengan jarak, yaitu dengan pengukuran jarak secara simultan ke beberapa satelit GPS yangkoordinatnya telah diketahui. Posisi yang diberikan oleh GPS adalah posisi tiga dimensi(X,Y,Z ataupun L,B,h) yang dinyatakan dalam datum WGS (World Geodetic System)

8/3/2019 Viks Paper

4/16

1984. Dengan GPS, titik yang akan ditentukan posisinya dapat diam (static positioning)ataupun bergerak (kinematic positioning). Posisi titik dapat ditentukan denganmenggunakan satu receiver GPS terhadap pusat bumi dengan menggunakan metodeabsolute (point) positioning, ataupun terhadap titik lainnya yang telah diketahuikoordinatnya (monitor station) dengan menggunakan metode differential (relative)positioningyang menggunakan minimaldua receiver GPS, yang menghasilkan ketelitian

posisi yang relatif lebih tinggi

GPS dapat memberikan posisi secara instan (real-time) ataupun sesudah pengamatansetelah data pengamatannya di proses secara lebih ekstensif (post processing) yangbiasanya dilakukan untuk mendapatkan ketelitian yang lebih baik. Secara umumkategorisasi metode dan sistempenentuan posisi dengan GPS ditunjukkan pada Gambarberikut.

Gambar 2. Metode dan sistem penentuan posisi dengan GPS [Langley, 1998]

Karakteristik survei GPS

Survei penentuan posisi dengan pengamatan satelit GPS (survei GPS) secara umumdapat didefinisikan sebagai proses penentuan koordinat dari sejumlah titik terhadapbeberapa buah titik yang telah diketahui koordinatnya, dengan menggunakan metodepenentuan posisi diferensial (differential positioning) serta data pengamatan fase (carrier

phase) dari sinyal GPS.

Pada survei GPS, pengamatan GPS dengan selang waktu tertentu dilakukan baseline perbaseline dalam suatu jaringan dari titik-titik yang akan ditentukan posisinya. Patut dicatatdi sini bahwa seandainya lebih dari dua receiver GPS yang digunakan, maka pada satusesi pengamatan (observing session) dapat diamati lebih dari satu baseline sekaligus.

Pada survei GPS, proses penentuan koordinat dari titik-titik dalam suatu jaringan padadasarnya terdiri atas tiga tahap, yaitu :

Pengolahan data dari setiap baseline dalam jaringan.

Perataan jaringan yang melibatkan semua baseline untuk menentukan koordinatdari titik-titik dalam jaringan.

8/3/2019 Viks Paper

5/16

Transformasi koordinat titik-titik tersebut dari datum WGS84 ke datum yang

diperlukan oleh pengguna.

Sistem-sistem Koordinat

Sistem-sistem koordinat global diperlukan bukan saja untuk mengkoordinasi kedudukansetiap titik dipermukaan bumi ini, tetapi diperlukan juga untuk menyamakan waktu bagisetiap negara didunia ini. Untuk memenuhi keadaan tersebut dua jenis sistem koordinatdiwujudkan.

Pertama ialah sistem koordinat terrestrial tetap-bumi (CTS) yang memberi kedudukansetiap titik di muka bumi ini dalam bentuk latitude (B) longitude (L) dan ketinggian (h) ataupun koordinat tiga dimensi (x,y,z). Sistem koordinat tetap-bumi ini adalah sistem koordinatgeosentrik (berpusat di pusat massa bumi) dan berputar mengikut putaran bumi. Skala

waktu dunia, waktu UTC (Universal Coordinated Time) yang digunakan adalahberasaskan sistem koordinat terrestrial tetap-bumi ini dimana waktu ditetapkan kepadagaris longitudenya. Contohnya, zona waktu antarabangsa ditetapkan kepada garismeridian di longitude 0. Waktu global bagi setiap negara (termasuk penentuan zonawaktu untuk ibadah sembahyang dan puasa) adalah dirujukkan kepada garis longitudeyang ditentukan oleh pihak yang berkuasa sesuatu negara itu.

Sistem koordinat kedua yang diperlukan ialah sistem koordinat tetap-angkasa atau dalambidang astronomi lebih dikenali dengan nama sistem koordinat celestial (CIS). Sistem

koordinat ini penting karena segala cerapan yang dibuat sarna ada cerapan kepadabintang-bintang, matahari atau kepada satelit-satelit buatan manusia untuk penentuanwaktu atau kedudukan adalah berdasarkan sistem koordinat celestialini. Sistem koordinatcelestial ini adalah sistem geosentrik juga dan oleh karena sistem ini dirujukkan keangkasa lepas dalam sistem suria ia tidak berputar apabila bumi berputar.

Perbedaan yang terlihat antara dua sistem koordinat diatas adalah pada arah axis-xmasing-masing. axis-x sistem koordinat terrestrial tetap-bumi ialah kearah titik persilanganantara meridian O dan satah khatulistiwa, manakala arah axis-x sistem koordinat celestial

pula ialah ke arah Vernal Equinoks (dalam astronomi dikenali dengan nama titik pertamaAries, y). Sudut yang dibuat antara dua arah axis-x dua sistem koordinat tersebut ialahsudut waktu ketara siderius Greenwich, GAST (Greenwich Apparent Sidereal Time).Walau bagaimana pun untuk mendapatkan hasil transformasi yang tepat antara duasistem koordinat tersebut memerlukan ketepatan waktu dalam model matematik yangdigunakan.

Untuk mengetahui skala waktu secara mendalam dan tepat, fenomena lizikal bumi yangberkaitan dengan delinisi sistem koordinat celestial tetap-bumi, seperti presisi, nutasi,gerakan kutub dan putaran bumi perlu diketahui dan pembetulan yang sesuai perlu dibuat.Ini adalah karena ketepatan penentuan waktu bergantung pada ketepatan delinisi axis(sumbu x) sistem koordinat tersebut.

8/3/2019 Viks Paper

6/16

Presesi dan Nutasi

Kalau dilihat dalam suatu ruang Inersia, sumbu rotasi bumi dan bidang ekuator bumi

tidaklah tetap, melainkan bergerak yang sifatnya rotasional. Pergerakan sumbu rotasibumi dalam ruang ini merupakan respon dari ketidaksimetrisan dan non-rigiditas dari bumiterhadap gaya tarik bulan, matahari, dan planet-planet, serta dari moda rotasi bumi yangbebas itu sendiri. Pergerakan total dari sumbu rotasi bumi dalam ruang ini mempunyai duakomponen utama, yaitu :

Komponen sekular dinamakan Presisi

Komponen periodik dinamakan Nutasi

Gerakan presisi dari sumbu rotasi bumi disebabkan oleh gaya gravitasi benda-benda

langit pada tonjolan ekuator bumi, terutama matahari dan bulan. Karena dalampergerakan mengelilingi matahari bidang ekuator bumi membentuk sudut sebesar 23,5terhadap bidang ekliptika atau bidikan targ edar bumi mengelilingi matahari, maka gerakanpresisi ini mempunyai amplitudo sudut sebesar 23,5. Presisi mempunyai periode yangrelatif sangat panjang, yaitu sebesar 25.800 tahun. Akibat adanya presisi, titik semi (vernalequinox) yang merupakan titik potong antar bidang ekuator dan bidang ekliptika bergeraksepanjang ekliptika dengan laju sekitar 50,4 per tahun.

Komponen pergerakan sumbu rotasi bumi yang bersifat periodik, yaitu nutasi, mempunyaibeberapa periode, mulai dari 4 hari, setengah bulan, satu bulan, setengah tahun, satutahun, sampai 18,6 tahun. Periode utama dari nutasi adalah 18,6 tahun dengan amplitudo

sekitar 9,2.

Terjadinya nutasi dapat dijelaskan secara singkat sebagai berikut. Dalam pergerakannyamengelilingi bumi, bidang orbit bulan membentuk sudut sebesar 511 terhadap bidangekliptika. Perpotongan antara bidang orbit bulan dengan bidang ekliptika dinamakan garisnodal. Karena gaya tarik matahari mempengaruhi orbit bulan, garis nodal ini berputardalam ruang inersia dengan periode sekitar 18,6 tahun. Adanya inklinasi orbit bulan danperputaran garis nodal ini akan menimbulkan terjadinya variasi gaya tarik antara bumi danbulan, dan juga dengan matahari yang bersifat periodik. Variasi ini selanjutnyamempengaruhi gerakan total dari sumbu rotasi bumi dalam ruang, dan menyebabkangerakan periodik tambahan yang dinamakan nutasi.

Gerakan Kutub dan Putaran Bumi

Pergerakan kutub ataupolar motion adalah pergerakan sumbu rotasi bumi relatif terhadapbadan atau kerak bumi sendiri. Tidak seperti halnya presisi dan nutasi, parameterpergerakan kutub tidak dapat dijelaskan secara teoritis atau analitis, tetapi harusditentukan melalui observasi langsung.

Pergerakan kutub pada dasarnya mempunyai tiga komponen utama yaitu:

Osilasi bebas yang mempunyai periode sekitar 435 hari (dinamakan periodechandler). Diperkirakan osilasi ini merupakan respon dari elastisitas(non-rigidity)

8/3/2019 Viks Paper

7/16

dari bumi terhadap dinamika atmosfer, redistribusi air tanah dan juga mungkin

gempa-gempa bumi. [ Dickey, 1995].

Osilasi tahunan yang disebabkan terutama oleh adanya perpindahan masa air (air

laut dan air tanah) dan udara yang bersifat musiman (sesasonal).

Komponen sekular yang berupa pergeseran atau (drift) dari kutub menengah kearah meridian 80o bujur barat. Variasi sekular ini mempunyai amplitudo sekitar

0,002 sampai 0,003 per tahun, dan diperkirakan penyebabnya terkait dengan

pergerakan tektonik.

Pergerakan kutub juga mempunyai variasi varian (diurnal) dan setengah harian (semi-diurnal) dengan amplitudo fraksi dari milidetik dari busur, dan variasi ini disebabkanoleh pasang surut laut.

Parameter parameter orientasi bumi yang digunakan saat ini pada dasarnyaditentukan dengan teknik- teknik yang dapat dikatagorikan sebagai [ dickey, 1995] :

Teknik klasik (seperti astrometri optik dan okultasi Bulan).

Teknik teknik geodesi satelit (seperti VLBI, SLR, GPS).

Teknik astrometri optik didasarkan pada pengamatan posisi angular dari bintang. Teknikini menggunakan jaringan stasion pengamat dengan geometri yang baik akan dapatmenentukan komponen dari rotasi bumi. Pergerakan kutub secara rutin diamati denganteknik ini sejak tahun 1900. Dari tahun 1900 1980, ILS ( International Latitude Service)melakukan pengamatan pergerakan kutub menggunakan jaringan 5 stasiun yang terletakpada lintang yang sama. Parameter notasi juga ditentukan dari data data pengamatan

bintang secara optik sejak tahun 1955. Sedangkan konstanta presisis ditentukanberdasarkan analisa pergerakan bintang (Stellar proper motion). Sebelum ditemukannyajam atom modern pada tahun 1955, catatan catatan zaman dahulu kala tentang waktugerhana bulan dan matahari serta okultasi bintang bintang oleh Bulan, dijadikan dasaruntuk memepelajari deret waktu (time series) history dari UT1 dan LOD.

Teknik teknik klasik tersebut mulai tergantikan oleh teknik teknik geodesi satelit padaera 1970an dan 1980an. Teknik geodesi satelit ini berbasiskan pada pengukuran waktutempuh dan fase gelombang elektromagnetik serta turunannya. Dibandingkan ukuransudut yang dilakukan oleh metode metode klasik, data data ukuran gelombangelektromagnetik ini relatif lebih teliti dan lebih kurang sensitif terhadap kesalahan

sistematis. Teknik teknik geodesi satelit yang umum digunakan untuk penentuanparameter orientasi bumi adalah VLBI, SLR, LLR, dan GPS.

METODOLOGI

8/3/2019 Viks Paper

8/16

Jenis Skala Waktu

Pada asasnya tiga jenis skala waktu adalah waktu siderius, waktu atom, dan waktudinamik. Waklo semesta selaras, UTe dan UTI, sebagai contoh adalah waktu sideriusdalam bentuk yang berlainan. Waktu atom antarabangsa, TAI (International Atomic Time)dan waktu sistem GPS (Global Positioning System Time) adalah contoh-contoh waktuatom. Dua jenis waktu dinamik yang berbeda sedikit adalah waktu dinamik barycentric,TDB (Barycentric Dynamical Time) dan waktu dinamik terrestrial, TOT (TerrestrialDynamical Time).

Semua hitungan berhubung dengan waktu dan konstan astronomi untuk penentuan waktudidasarkan kepada resolusi-resolusi yang telah dipersetujui untuk digunakan olehKesatuan Astronomi Antarabangsa, IAU (International Astronomical Union) diperhimpunan-perhimpunan Agung Tahun 1976 dan 1979, Kaplan (1981). Resolusi-

resolusi yang dimaksudkan adalah yang berhubung dengan konstan, skala waktu, danrangka asas astronomi (fundamental astronomical frame), FK5. Resolusi-resolusi inidigunakan untuk penurunan semua terapan yang dibuat selepas I Januari 1984. Resolusi-resolusi ini telah digunakan karena rangka FK4 diketahui terdapat putaran berbandingdengan rangka inersial sebanyak 0."242 satu abad disekitar khatulistiwa, Sinclair (1987).

Waktu Siderius (Sideral Times)

Waktu siderius diukur dengan putaran bumi disekitar axis putarannya berhubung dengankedudukan ekuinoks vernal, yaitu salah satu dari titik persilangan ikliptik dan khatulistiwa.Kadar putaran bumi berhubung dengan sistem koordinat tetap angkasa diketahui tidakseragam. Justru itu, waktu siderius tidak digunakan untuk mengukur waktu bagi kerja-kerjayang memer1ukan ketepatan tinggi seperti mengesan pergerakan plet bumi danpenentuan parameter putaran bumi. Sebagai gantinya dua jenis waktu yang digunakanUTE dan UTI. Kedua jenis waktu ini didasarkan juga pada waktu siderius. Dua bentukwaktu siderius yang sering digunakan ialah waktu siderius min Greenwich, GMST(Greenwich Mean Sidereal Time) dan waktu terlihat siderius Greenwich, GAST. GMSTboleh didefinisi sebagai sudut yang memberikan kedudukan meridian sifar BIH (BureauInternational de I'Heure), yang biasanya dikenali dengan meridian Greenwich, pada masaia bergerak disekitar khatulistiwa dari ekuinoks ke satu-satu meridian apabila bumiberputar. GAST pula boleh didefinisikan sebagai sudut meridian Greenwich dari ekuinoksbenar waktu diukur di sekitar khatulistiwa.

Waktu Atom (AT)

Skala Waktu Atom telah mulai digunakan sejak tahun 1956. la adalah skala waktu yangdikawal oleh jamjam atom yang ditempatkan diatas laut dimuka bumi dan diukur denganaturan frekuensi atom ceasium. Dengan adanya kristal yang sangat stabil dan jam-jamatom, telah didefinisikan semula sebagai asas unit waktu oleh Sistem Unit Antarabangsa,SI (International System of Units, Blair (1974). Oleh itu waktu atom diambil sebagai asas

8/3/2019 Viks Paper

9/16

skala waktu seragam untuk seluruh dunia. Definisi saat SI ialah "jangka masa kala9192631770 sinaran bersamaan dengan perubahan antara dua aras hiperhalus(hyperfine) 133 atom ceasium dibumi, Bomford (1975). Delinisi satu hari SI pula ialah86400 saat dan satu abad Julian ialah 36525 hari.

Waktu atom antarabangsa, TAI, mula diperkenalkan pada I Januari 1972 sebagai skala

waktu asasi untuk penyimpan waktu sedunia. TAI diselenggarakan oleh BIH (BureauInternational de I'Huere) di Paris. La adalah hasil dari analisis data, yaitu dalamberpemberat dari jam-jam atom piawai dibeberapa negara di dunia. TAI ialah skala wakluyang berterusan. Walau bagaimana pun, disebabkan oleh putaran bumi yang berangsurperlahan yang dihubungkan dengan matahari, dimana kadarnya pada masa kini adalablebih kurang I saat setahun, TAI tidak disegerakkan tepat dengan hari suria.

Waktu Semesta (UTI)

Waktu Semesta ialab bentuk skala waktu yang banyak dikaitkan dengan pergerakanharian matahari dan digunakan sebagai dasar semua penyimpan waktu. Waktu semestadulunya didelinisikan dengan satu rumusan matematik sebagai fungsi waklu siderius.Penentuan waktu semesta secara klasik adalah dengan terapan pergerakan ketara harianbintang-bintang yang dieserap dari beberapa balai terap. Waktu Semesta terdiri dari tigaskala waktu yang berbeda sedikit yang didelinisikan oleh putaran bumi, yaitu, UTO, danUTI. UTO dirujukkan kepada putaran seketika bumi di sekitar axis seketikanya. Ini adalahwaktu siderius yang dieserap terus dan mengandung kesan-kesan pergerakan bumi dan juga kadar putaran bumi yang berkala dan perubaban yang tidak seragam.Ketidakseragaman axis putaran bumi dan kadar putaran bumi sendiri, yang mengandung

perubahan jangka-pendek dan jangka-panjang, adalah disebabkan oleh berbagai faktorseperti geseran pasang surut, tindakan teras-mantel, dan juga perubahan musim danatmosfer. Untuk mengatasi masalah yang disebabkan oleh pergerakan axis putaran, skalawaktu yang tidak seragam yaitu UTI diperkenalkan. UTI adalah bentuk waktu sideriusyang paling banyak digunakan. UTI boleh didefinisikan sebagai waktu semesta yangdiambil diseluruh dunia yang telah diterbitkan dari terapan dan telah dibetulkan untukkesan gerakan kutub tetapi masih mengandung kesan kelidakseragaman kadar putaranbumi. UTI berbeda dari UTI dengan nilai perubahan bermusim dianggarkan antara OS03, Bomford (1980). Disebabkan putaran bumi berhubungan dengan matahari kianbertambah perlahan, waktu semesta tidak sepadan dengan TAl. Masalah ini lelah diatasidengan memperkenalkan waktu semesta selaras UTC, yaitu jenis waktu atom yang boleh

didapati dari siaran isyarat waktu. UTC didasarkan pada saat SI dan dijaga supayaberjalan mengikuti perubahan kadar putaran bumi. Oleh itu UTC berjalan dengan kadaryang sama dengan TAl. Ini biasanya berlaku pada akhir bulan Juni atau Desember setiaptahun. Justru itu, beda antara UTE dengan TAl ialah dengan bilangan integer saat. UTEjuga diselenggarakan agar perbedaannya dengan UTI tidak melebihi 0.9 saat.

Waktu Dinamik

Waktu dinamik ialah sejenis skala waktu yang diperkenalkan dalam lab tahun 1984 untukmenggantikan waktu efemeris, ET (Ephemeris Time). Waktu efemeris didelinisikansebagai waktu yang diukur oleh pergerakan bulan. Peredaran bulan mengelilingi bumi

8/3/2019 Viks Paper

10/16

ialah waktu kala orbitan yang paling tepat diketahui dan oleh itu ia diambil sebagaifenomena ulangan unluk mengira satu waktu piawai. Walau pun waktu efemeris ini sebaik-baiknya diukur dengan pergerakan bulan, ia dulunya didefinisikan dengan kala pergerakanbumi mengelilingi matahari untuk tahun 1900 Kaula (1966).Waktu dinamik adalah waktuyang seragam yang mengawal pergerakan jasad-jasad dalam medan graviti mengikutiteori-teori tertentu seperti teori mekanik Newton atau relativiti. Dua jenis waktu dinamik

yang berbeda sedikit yang telah diperakui oleh resolusi IAU adalah waktu dinamikbarycenter, TOB, dan waktu dinamik terrestrial, TOT. Waktu dinamik barycenter dirujukkankepada pusat sistem suria, dikenali sebagai Baricenter. Oleh itu waktu dinamik barisentrikdigunakan untuk persamaan pergerakan relatif kepada sistem suria barycenter. Waktu inimemberikan skala waktu yang seragam untuk pergerakan dalam medan graviti bumi danmempunyai kadar yang sama dengan kadar jam atom di bumi. Waktu dinamik terrestrialberbeda dengan waktu dinamik barycenter disebabkan perubahan relativiti berkala. Waktudinamik terrestrial ialah skala waktu untuk dinamik orbit planet sebagai yang dieserap daribumi. Sebagai contoh, semua perhitungan orbit satelit menggunakan waktu dinamikterrestrial TOT. Skala waktu TOB pula digunakan untuk hitungan kuantiti-kuantiti presesidan nutasi dan juga hitungan daya-daya gangguan satelit. Kedua skala waktu dinamik ini

adalah bebas dari putaran bumi.

Hubungan Antara Skala Waktu

Hubungan antara berbagai skala waktu boleh diuraikan dengan persamaan seperti berikut:

(1, 2, 3 )

Nilai-nilai semasa "'AT dan "'UTI diterbitkan dalam isu mingguan Bulletin A dan isubulanan Bullelin B Perkhidmatan Putaran Bumi Antarabangsa, IERS (International EarthRotation Service). Waktu dinamik barycenter dikira dengan persamaan berikut.

(4)

dimana g ialah anomali bumi dalam orbitnya mengelilingi matahari dan diberi denganpersamaan berikut.

8/3/2019 Viks Paper

11/16

(5)

Dalam persamaan diatas T ialah sela waktu diukur dalam abad Julian TOB antara epokasasi dan epok yang diperlukan dan diberi dengan persamaan berikut.

8/3/2019 Viks Paper

12/16

ANALISIS

Sistem Navstar GPS (Global Positioning System)

Objektif utama sistem NAVSTAR( NAVigational Satellite Timing And Ranging) GPS atauringkasnya sistem GPS adalah untuk tujuan memandu arah di darat, laut dan udara.Disamping memberi maklumat untuk tujuan memandu arah, sistem GPS ini juga dapatmemberi kedudukan yang tepat dalam 3-dimensi (x,y,Z), kelajuan (v) dan juga waktu (t)

yang memenuhi kriteria untuk pengukuran geodetik dan kegunaan saintifik. Constilasisistem GPS telah diistiharkan lengkap pada 27 April 1995 menggunakan satelit-satelitgenerasi keduanya, Blok II. Pada masa kini satelit-satelit GPS yang terbaik untuk

8/3/2019 Viks Paper

13/16

penentuan waktu adalah satelit jenis Block lI/IIA. Setiap satelit GPS jenis membawa 4 jamatom, 2 jenis ceasium dan 2 rubidium, untuk penentuan kedudukan dan waktu yang tepat.

Sistem GPS memberi perkhidmatan kedudukan dan waktu dalam dua tahap ketepatan,SPS (Standard Positioning Service) dan PPS (Precise Positioning Service) untuk semuapengguna merata di dunia tanpa dikenakan bayaran secara Iansung. SPS disediakanmelalui frekuansi radio GPS L I yang mengandungi kod CiA (coarse acquisition) danmaklumat pemandu arah. SPS dapat memberi pemindahan waktu sistem GPS kewaktuUTC pada ketepatan nanosaat. PPS pula dapat memberi ketapatan yang tinggi untukkedudukan, kelajuan dan waktu menggunakan data yang dipancarkan pada frekuansiGPS LI dan L2. Ketepatan waktu yang boleh didapati melalui PPS ini adalah dalamIingkungan 200 nanosaat.Setiap alat penerima GPS dibuat untuk kegunaan tertentu,contohnya ada jenis dibuat untuk kerja pengukuran berjitu tinggi (geodetic receiver), untukkerja yang tidak memerlukan ketepatan tinggi (non precise receiver), untuk pemandu arah(navigation receiver) dan ada juga alat penerima GPS yang dibuat khas untuk menerima

waktu (time receiver). Ketepatan waktu yang dapat diberikan oleh alat alat penerima inibergantung kepad ajenis osilator yang digunakan. contohnya, geodetic receivermenggunakan quartz kristal yang bermutu tinggi dan mempunyai kestabilan pada tahabnano saat (10'9).

Alat-alat penerima yang khas bagi penentuan waktu biasanya menggunakan osilatorceasium, rubidium atau hidrogen maser yang mempunyai kestabilan antara 10'" hingga10'''. Walau bagaimanapun alat penerima seperti ini adalah mahal dan hanya digunakanuntuk penentuan waktu standar bagi sebuah negara atau untuk menjejak satelit bagikegunaan saintifik.

Waktu Sistem GPS

USNO (United States Naval Observatory) mengawasi waktu sistem GPS untuk memberisatu waktu rujukan yang reliabel dan stabil bagi satelit-satelit GPS. Sistem waktu sistemGPS ini diberi oleh jam komposit, CC (Composite Clock) yang mengandung semua jamstandard stasiun-stasiun kawalan GPS, MS (Monitor Station) dan juga jam-jam satelit.Sistem waktu sistem GPS ini pula dirujukkan kepada "Master Clock" (MC) di USNO dandikendalikan supaya waktu sistem ini tidak berbeda lebih dari microsaat dengan waktustandard UTC. Beda yang tepat diberi dalam maklumat memandu arah yang dihantarbersama efemeris siaran dalam bentuk konstan Ao dan AI, memberi beda waktu dankadar waktu sistem berbanding dengan waktu UTC (USNO, MC). Waktu UTC (USNO)sendiri dijaga supaya Sama (perbedaan yang minima) dengan jam UTC antarabangsayang diselenggarakan oleh BIPM (Bureau International des Poids er Measures), iaitubahagian yang menjalankan aktiviti waktu di BIH.

Waktu sistem GPS dirujukkan kepada waktu UTC pada tengah malam 5 Januari

1980/pagi 6 Januari (0000 UT) 1980. Waktu sistem GPS adalah waktu yang tidak sepertiwaktu UTC dimana pembetulan berkala untuk saat perpindahan integer dibuat. Oleh ituwaktu sistem GPS berbeda dengan waktu UTC oleh jumlah saat perpindahan dan juga

8/3/2019 Viks Paper

14/16

berbagai selisih jam. Bilangan integer akan kekal sehingga perubahan perpindahanberlaku lagi. Ofset ini juga diberi dalam maklumat pandu arah satelit dan alat penerimapengguna akan membuat pembetulan secara automatik. Mulai I Julai 1997 yang laluwaktu sistem GPS adalah lebih awal dari waktu standard UTC dengan 12 saat.

Selain dari saat lompat terdapat juga pembetulan yang lain yang diberi dalarn maklumatpandu arab. Pembetulan ini hanya penting bagi pengguna yang ingin mendapatkankedudukan dan waktu berketepatan tinggi.

Pemindahan Waktu Sistem GPS

Pada masa kini waktu sistem GPS adalah sistem yang paling kompeten untukpemindahan dan penyebaran waktu. Sistem ini menggunakan pengukuran waktu TOA(Time Of Arrival) untuk menentukan kedudukan penggunanya. Penggunaan jam jitu olehpengguna tidak berapa penting karena waktu didapati bersama kedudukan denganpengukuran TOA kepada empat satelit yang dapar dijejak serentak. Jika altitudepengguna diketahui, cuma tiga satelit saja yang diperlukan untuk mendapatkan waktu.

Hitungan Waktu UTe Darl Waktu Sistem GPS

Seperti yang dinyatakan di atas waktu sistem GPS diterbitkan dari waktu UTe yangmasing masing diselenggarakan oleh jam-jam yang berasingan. Unit yang digunakanuntuk waktu sistem GPS adalah minggu (minggu = 604.800 saat) dan sast. Micro-processor alat penerima GPS akan hitungan waktu Ute dari waktu sistem GPS. Secaraautomatik. Bagi pengguna yang memerlukan ketinggian waktu yang tinggi hendaklahmembuat pembetulan yang sesuai dalam memindahkan waktu sistem GPS kepada waktuUTe. Bagi kegunaan kerja-kerja saintifik, seperti penjejakan satelit untuk menentukan orbitatau parameter kadar putaran bumi. penentuan waktu dibuat berasingan dari alatpenerima GPS. Biasanya terapan adalah menggunakan jam-jam atom (eeasium. rubidiumatau hidrogen maser) bagi. memenuhi ketepatan yang diperlukan. Pengguna-penggunaGPS juga boleh membuat pembetulan jam alat penerima yang digunakan jika kelakunan

osilator alat penerima diawasi dan menggunakan parameter pembetulan jam satelit yangdiberikan oleh satelit dalam maklumat pandu arab yang dipancarkan oleh satelit.

Hubungan antara waktu UTe dari waktu sistem GPS diberi sebagai berikut.

8/3/2019 Viks Paper

15/16

Kepekaan tsv kepada t dalam persamaan 9 adalah boleh diabaikan dan oleh itu t bolehdianggarkan dengan tsv dalam persamaan 10. Nilai t diambil kira dari permulaan atauakhir semasa pertukaran minggu GPS. Oleh itu jika kuantiti t - toe adalah lebih besar dari302400, maka ditolak 604800 dari t dan jika kuantiti t - toe adalah kurang dari - 302400,maka tambah 604800 kepada t. Polinomial dan parameter-parameter UTC yang laindipancarkan bersama dengan efemeris siaran satelit GPS. Semua pembetulan-

pembetulan jam, efemeris baru dan data siaran dipancarkan ke satelit dari antena bumi ditiga Stasiun Kawalan GPS yaitu di Ascension Island, Diego Carcia dan Kwajalein setiapjam.

8/3/2019 Viks Paper

16/16

KESIMPULAN

Ketepatan waktu standard UTC adalah berdasarkan ketepatan definisi sistem-sistemkoordinat rujukan. Ini memerlukan pemahaman fenomena fisikal bumi yaitu: presesi,nutasi, gerakan kutub dan putaran bumi. Parameter-parameter yang berkait denganfenomena fisikal bumi ini bukan saja diperlukan untuk memberi definisi sistem koordinatrujukan, tetapi diperlukan juga untuk pembetulan waktu bagi pekerjaan yang berketapatantinggi seperti untuk penentuan kedudukan dalam cerapan bintang geodetik dan penentuan

orbit satelit.

Dalam zaman perkembangan teknologi yang pesat ini waktu boleh didapat dengan lebihmudah dan jitu. Kaidah yang terkini untuk mendapatkan waktu adalah denganmenggunakan sistem GPS. Waktu sistem GPS ini dipancarkan pada tahap ketepatanyang tinggi (nanosaat). Untuk mendapatkan waktu yang tepat dari sistem GPS inipengguna memerlukan alat penerima yang khas dibuat untuk menerima waktu. Alatpenerima GPS jenis lain juga boleh menentukan waktu, tetapi ketepatannya tidak tinggi.