Mengenal Kecanggihan Multi-band GNSS GPS

Selama beberapa dekade, banyak petualang telah menjadi penggemar jam tangan olahraga outdoor Garmin GPS. Garmin menawarkan berbagai macam jam tangan GPS atau perangkat genggam yang tahan lama untuk memenuhi kebutuhan setiap aktivitas, mulai dari yang menggunakan tombol manual hingga layar sentuh, dan yang berukuran kecil hingga besar. Sebagai brand teknologi navigasi terkemuka, Garmin telah menambahkan Multi-band GNSS (atau teknologi multi-frekuensi) ke jam tangan terbarunya. Teknologi multi-frekuensi manawarkan fitur penentuan posisi yang lebih baik, lebih kuat, dan lebih tepat daripada teknologi navigasi generasi sebelumnya. Ini artinya pengguna dapat menikmati pelacakan dan akurasi penentuan posisi yang lebih baik pada lingkungan yang lebih menantang, misalnya di antara dinding lembah di mana sinyal cenderung memantul, atau di pepohonan di mana sinyal sering terblokir. 

Kami meminta teknisi Garmin, Jared Bancroft, untuk memberikan klarifikasi lebih lanjut, menjelaskan sejarah dari mesin navigator ini, dan manfaat penggunaan teknologi multi-frekuensi ini. 

Mengapa Garmin memutuskan untuk menambahkan teknologi multi-frekuensi ke produk jam tangannya? 

Jared : GPS awalnya dibuat menggunakan dua frekuensi, yaitu L1 dan L2. L1 mempunyai akses yang terbuka dan juga merupakan frekuensi utama. Frekuensi kedua (L2) dicadangkan untuk keperluan militer dan hanya dapat digunakan dengan enkripsi. Setelah 40 tahun GPS diluncurkan, para pengguna GPS menemukan bahwa mereka dapat memodernisasi sinyal satelit, meningkatkan akurasi untuk penggunaan satelit sipil, dan juga memenuhi kebutuhan militer. Oleh karena itu, GPS kemudian menambahkan frekuensi tambahan (L5), dan pada tahun 2009 meluncurkan satelit yang mampu mentransmisikan frekuensi ini. Frekuensi L5 modern memiliki karakteristik sinyal yang jauh lebih baik daripada L1. Penggunaan dua frekuensi ini secara bersama dapat menghasilkan akurasi penentuan posisi yang belum pernah ada sebelumnya. Saat menggunakan sinyal L5, receiver dapat menentukan sinyal mana yang memiliki lebih sedikit kesalahan dengan cara yang lebih modern, sehingga dapat meningkatkan akurasi penentuan posisi. 

Mengapa Garmin tidak menggunakan teknologi multi-frekuensi di perangkat sebelumnya? Kenapa baru sekarang? 

Jared : Angkatan Udara AS bertanggung jawab untuk memelihara sistem satelit. Semua satelit akhirnya akan gagal dan perlu diganti. Setiap kali sebuah satelit gagal, Angkatan Udara AS tidak langsung meluncurkan satelit baru, melainkan mengaktifkan satelit cadangan yang sudah ada untuk memelihara sistem satelit secara keseluruhan jika terjadi kegagalan satelit. Satelit yang lama akhirnya gagal dan dipindahkan ke orbit lain untuk digantikan oleh yang baru. 

Meskipun satelit L5 telah diluncurkan sejak 2009, butuh beberapa tahun untuk menambahkan satelit baru ke sistem satelitnya. Satelit baru ditambahkan satu demi satu, dan efektivitasnya baru dapat diketahui secara bertahap. Bahkan saat ini, beberapa satelit GPS tetap tidak dapat mengirimkan sinyal L5, sehingga perlu ditingkatkan setelah masa berfungsinya berakhir. Pada Maret 2021, sekitar 52% satelit GPS dapat menggunakan frekuensi L5. Kami memperkirakan bahwa pada tahun 2023, 71% satelit GPS akan dapat menggunakan frekuensi L5 (tentu bergantung pada kemajuan Angkatan Udara). 

Apa keuntungan menggunakan teknologi multi-frekuensi bagi pengguna dalam hal akurasi GPS? 

Jared : Ketika sinyal GPS dapat diterima tetapi sinyalnya sangat lemah, misalnya saat hujan dan berawan tebal, atau ketika di hutan, atau kota dengan banyak bangunan, teknologi multi-frekuensi dapat menunjukkan keunggulan utamanya. Dalam kasus ini, pengguna harus membedakan mana yang merupakan sinyal yang memantul dan mana yang merupakan sinyal line-of-sight. Selama proses penentuan posisi, sinyal yang memantul dapat menyebabkan jarak satelit tidak akurat. Ketika satelit menggunakan data jarak yang tidak akurat ini, penentuan posisi akan jauh melompat, keluar jalur, atau benar-benar tidak sinkron karena data tidak cocok. Dalam hal ini, L5 dapat memberikan kontinuitas dan akurasi yang lebih baik daripada L1. Tentu saja, GPS juga tidak bisa memberikan data dengan sempurna, dan sinyal satelit tidak dapat ditangkap di lingkungan mana pun, tetapi secara keseluruhan, L5 memberikan peningkatan yang memuaskan.

Kapan teknologi penentuan posisi multi-frekuensi dapat digunakan? 

Jared : Ketika membutuhkan akurasi posisi yang tinggi, L5 harus digunakan. Manfaat lain yang kurang dibahas dari L5 adalah keandalan data. Keandalan data mengacu pada tingkat kepercayaan matematis pada angka yang ditunjukkan receiver. Kami umumnya menganggap akurasi sebagai tingkat kesalahan dari nilai sebenarnya. Namun, jika receiver benar-benar mengetahui nilai kesalahan sebenarnya, ia dapat langsung menunjukkan datanya. Padahal, receiver menggunakan konsistensi pengukuran untuk menunjukkan keakuratan lokasi. 

Konsistensi pengukuran satelit adalah keandalan data. Jika semua data pengukuran konsisten, kita dapat yakin bahwa kita memiliki solusi yang dapat dipercaya. Jika pengukuran tidak konsisten, kita akan kurang percaya diri dengan akurasi penentuan posisi. Sebenarnya, harus ada keseimbangan antara akurasi dan keandalan data. Untuk mendapat keandalan data (atau kepercayaan) yang lebih tinggi, perlu menetapkan indicator dengan akurasi rendah. Operasi ini tidak mengubah koordinat operasi receiver, tetapi hanya mengubah keandalan data receiver mengenai koordinat tersebut. 

Ambil contoh sebuah pesawat yang terbang di atas lautan: akurasi perkiraan penerima sinyal mungkin sekitar 3 meter, tetapi lebih penting untuk mengetahui seberapa dapat dipercaya angka 3-meter ini. Dalam penerbangan, dapat dipercayanya data posisi seringkali lebih penting daripada akurasi. Oleh karena itu, jika keandalannya rendah, berarti risiko penggunaan data ini sangat tinggi. Pada saat seperti ini, pilot dapat menggunakan informasi navigasi alternatif. Jika tingkat keandalannya tinggi, pilot dapat memutuskan apakah akurasinya cukup untuk melakukan misinya (mendarat atau bernavigasi di udara, dll).

Dengan adanya beberapa jenis frekuensi, kita bisa mendapatkan lebih banyak informasi yang bisa menghasilkan keandalan data yang lebih tinggi dalam penggunaan praktis. Kita pun dapat lebih mengandalkan solusi di tangan kita daripada sebelumnya. Keandalan data navigasi dalam cuaca buruk adalah sesuatu yang sangat dipedulikan banyak konsumen.

Apakah ini berarti perangkat Garmin tidak cukup akurat? 

Jared : Unit GPS Garmin adalah salah satu produk navigasi paling akurat di pasaran. Menambahkan teknologi multi-frekuensi hanyalah untuk melakukan peningkatan layanan. Sistem satelit navigasi lainnya juga memiliki sinyal L5. Sistem penentuan posisi Galileo milik Eropa dan sistem navigasi satelit Beidou milik Tiongkok memiliki sinyal L5 yang serupa. Dengan cara ini, perangkat dapat memanfaatkan beberapa sistem satelit untuk meningkatkan akurasi dan keandalan data penentuan posisi. Untuk penentuan posisi terbaik, kami menyarankan agar pengguna menggunakan semua sistem multi-satelit yang didukung oleh produk, seperti GPS, GLONASS, dan Galileo agar mendapat akurasi tertinggi.