Penjelasan konstelasi GNSS: perbandingan GPS, GLONASS, Galileo, dan BeiDou

Apa itu konstelasi GNSS?

Konstelasi GNSS adalah kelompok satelit yang membentuk masing-masing sistem satelit navigasi global (GNSS). Sistem GNSS merupakan layanan lengkap: satelit, segmen kontrol darat yang memantau serta memperbaruinya, dan spesifikasi sinyal yang digunakan receiver untuk menghitung penentuan posisi, navigasi, serta waktu (PNT).

Saat ini empat konstelasi memberikan cakupan global: GPS, GLONASS, Galileo, dan BeiDou. Dua lainnya, QZSS serta NavIC, melayani wilayah tertentu, sedangkan sistem augmentasi berbasis satelit (SBAS) menambahkan data koreksi dan integritas. Istilah GPS sering digunakan untuk semuanya, tetapi GPS hanya sistem AS; artikel GNSS vs GPS kami membahas terminologinya. Artikel ini membandingkan konstelasinya.

Setiap satelit memancarkan orbitnya (efemeris) dan waktu jam presisi. Receiver mengukur waktu tempuh sinyal dari setidaknya empat satelit untuk menentukan tiga koordinatnya serta kesalahan jamnya sendiri.

Bagaimana perbandingan GPS, GLONASS, Galileo, dan BeiDou?

Keempat konstelasi global terutama berbeda dalam ketinggian orbit, jumlah bidang orbit, desain sinyal, dan operator, tetapi semuanya memberikan akurasi mandiri serupa, yaitu beberapa meter.

Konstelasi dasar GPS memiliki 24 slot orbit, dan biasanya sekitar 30 satelit beroperasi. GLONASS dirancang untuk 24 satelit, Galileo untuk 24 ditambah cadangan aktif, dan BeiDou-3 menggunakan 24 satelit orbit Bumi menengah ditambah satelit geosinkron miring (IGSO) serta geostasioner (GEO) yang memusatkan cakupan di Asia-Pasifik. Jumlah tepat satelit berubah mengikuti peluncuran dan penghentian operasi, jadi periksa halaman status operator untuk angka terkini.

Apa itu GPS dan kapan diciptakan?

GPS (Global Positioning System) adalah sistem penentuan posisi satelit milik pemerintah Amerika Serikat yang dioperasikan US Space Force; pengembangannya dimulai pada 1973, satelit GPS pertama diluncurkan pada 1978, dan kemampuan operasional penuh dinyatakan pada 1995.

Bagi surveyor, dua tonggak penting. Pada Mei 2000, AS menonaktifkan Selective Availability, yaitu penurunan akurasi sipil secara sengaja, sehingga receiver GPS awal 2000-an mendadak meningkat dari sekitar 100 m menjadi sekitar 10 m secara mandiri. Kemudian, sinyal sipil modern L2C dan L5 ditambahkan, dan satelit GPS III memancarkan sinyal L1C baru yang dirancang interoperabel dengan Galileo.

Aplikasi GPS kini jauh melampaui navigasi: survei, pemanduan mesin, pertanian presisi, sinkronisasi waktu jaringan telekomunikasi dan listrik, serta sains. Situs informasi resmi pemerintah AS adalah gps.gov. Untuk detail sinyal, lihat panduan frekuensi GPS L1, L2, dan L5 kami.

Apa itu sistem GLONASS?

Sistem GLONASS adalah sistem navigasi satelit global Rusia, dirancang untuk 24 satelit dalam tiga bidang orbit pada ketinggian sekitar 19100 km dan inklinasi 64.8°.

Inklinasi lebih tinggi memberikan geometri lebih baik bagi satelit GLONASS pada lintang tinggi, sehingga sistem navigasi satelit GLONASS sangat berguna di Skandinavia, Kanada, dan Rusia sendiri. Konstelasi mencapai kekuatan penuh pada 1995, menurun selama dekade berikutnya, lalu dipulihkan ke cakupan global penuh pada 2011.

Perbedaan teknis utamanya adalah struktur sinyal. Satelit GLONASS tradisional menggunakan pembagian frekuensi (FDMA): setiap satelit memancarkan pada frekuensi sedikit berbeda sekitar 1602 MHz (L1) dan 1246 MHz (L2). Hal ini menimbulkan bias antarkanal yang harus ditangani mesin RTK, terutama ketika receiver base dan rover berasal dari produsen berbeda. Satelit GLONASS lebih baru juga memancarkan sinyal pembagian kode (CDMA), seperti L3OC dekat 1202 MHz, dengan desain mirip sistem lain.

Dalam perbandingan GPS vs GLONASS, akurasi mandirinya secara umum serupa. Nilai satelit GLONASS bagi surveyor adalah tambahan geometri, bukan kelas akurasi berbeda.

Apa itu sistem navigasi Galileo?

Sistem navigasi Galileo adalah sistem satelit navigasi global sipil Uni Eropa, dengan satelit dalam tiga bidang orbit pada ketinggian sekitar 23200 km dan inklinasi 56°. Sistem satelit navigasi global Galileo terkadang disebut GPS Uni Eropa atau sistem GPS Galileo, tetapi merupakan sistem independen dengan satelit, segmen darat, serta skala waktu sendiri.

Proyek Galileo Uni Eropa dipimpin Komisi Eropa dengan European Space Agency (ESA) bertanggung jawab atas desain dan pengadaan; European Union Agency for the Space Programme (EUSPA) kini mengelola penyediaan layanan serta menerbitkan status di euspa.europa.eu. Layanan Awal Galileo dimulai pada Desember 2016.

Fitur utama sistem navigasi satelit Galileo bagi pengguna profesional:

• Empat pita sinyal: E1 (1575.42 MHz, sama dengan GPS L1), E5a (1176.45 MHz, sama dengan GPS L5), E5b (1207.14 MHz), dan E6 (1278.75 MHz). E5a serta E5b bersama-sama membentuk sinyal pita lebar E5 AltBOC, yang dikenal berderau rendah dan tahan multipath.
• High Accuracy Service (HAS): koreksi orbit serta jam presisi gratis yang dipancarkan pada E6 dan daring, dengan layanan awal dinyatakan pada 2023 serta target akurasi horizontal tingkat desimeter.
• Jam presisi: jam maser hidrogen pasif dan rubidium pada setiap satelit.

Dalam perbandingan Galileo vs GPS, sinyal Galileo modern sejak awal, sedangkan GPS masih mengganti satelit lama. Bagi tim survei, manfaat praktis konstelasi Galileo adalah lebih banyak satelit berkualitas tinggi yang terlihat.

Apa itu BeiDou, dan bagaimana perbandingan BeiDou vs GPS?

BeiDou (BDS) adalah sistem navigasi satelit global Tiongkok; generasi ketiganya, BDS-3, memulai layanan global pada 2020 dan menggabungkan satelit orbit Bumi menengah dengan satelit IGSO serta GEO.

Satelit GEO dan IGSO tetap berada di atas Asia serta Pasifik barat, sehingga BeiDou sering menyediakan jumlah satelit terlihat terbanyak di wilayah tersebut. Di wilayah lain, BeiDou menyumbangkan satelit MEO globalnya. BDS-3 memancarkan sinyal lama B1I dan B3I serta sinyal lebih baru B1C (1575.42 MHz) dan B2a (1176.45 MHz), yang berbagi frekuensi pusat dengan GPS L1 dan L5. BeiDou juga menawarkan layanan yang tidak dimiliki sistem lain, seperti komunikasi pesan singkat serta koreksi penentuan posisi titik presisi PPP-B2b di Asia-Pasifik.

Dalam perbandingan BeiDou vs GPS, akurasi mandiri keduanya serupa di seluruh dunia. Keputusan pembeli bukan sistem mana yang dipilih, melainkan apakah receiver melacak keduanya: GPS dan BeiDou bersama memberikan geometri jauh lebih baik di Asia Timur daripada masing-masing sendiri.

Sistem regional dan augmentasi apa yang melengkapi GNSS?

Selain empat sistem global, konstelasi regional dan SBAS meningkatkan ketersediaan serta akurasi di wilayah tertentu.

Receiver semua pita dapat menggunakan semuanya. Misalnya, antena pintar S20 kami untuk kendaraan mencantumkan GPS, GLONASS, Galileo, BeiDou, QZSS, NavIC, dan SBAS.

Mengapa receiver GNSS multikonstelasi penting untuk survei?

Receiver GNSS multikonstelasi penting karena lebih banyak satelit dari lebih banyak arah berarti inisialisasi RTK lebih cepat, solusi fixed lebih andal, serta hasil yang dapat digunakan di tempat receiver GPS saja gagal.

Di bawah langit terbuka, receiver GPS saja biasanya melihat sekitar 8 hingga 12 satelit. Dengan keempat konstelasi global, receiver GNSS kelas survei lazim melacak 30 hingga 40 satelit atau lebih. Teknisi kami paling merasakan perbedaannya dalam empat situasi:

• Celah perkotaan dan sudut bangunan, ketika separuh langit terhalang.
• Tutupan pohon dan tepi lahan, ketika sinyal melemah serta terpantul.
• Tambang terbuka dan lembah, ketika satelit rendah terhalang medan.
• Hari kerja panjang, ketika geometri satu sistem mengalami periode lemah.

Satelit tambahan tidak menggantikan koreksi. Multi-GNSS mandiri tetap berada pada tingkat meter; pekerjaan sentimeter membutuhkan RTK, RTK jaringan melalui NTRIP, atau pascapengolahan, sebagaimana dijelaskan dalam panduan NTRIP dan CORS kami. Pelacakan multikonstelasi juga menguntungkan pengguna lain: GNSS untuk sistem ADAS kendaraan, drone, serta receiver waktu semuanya memperoleh peningkatan ketersediaan dari lebih banyak satelit.

Cara memilih receiver dan antena GNSS untuk semua konstelasi

Pilih receiver dan antena yang melacak keempat konstelasi global pada setidaknya dua, sebaiknya tiga, pita frekuensi, serta pastikan mesin RTK benar-benar menggunakan setiap sistem dalam solusi.

1. Periksa konstelasi dan sinyal. Cari GPS, GLONASS, Galileo, serta BeiDou, dengan sinyal modern seperti L5, E5a/E5b, dan B2a, bukan hanya L1/L2.
2. Periksa antena. Stasiun base dan lokasi CORS membutuhkan antena semua pita dengan pusat fase stabil serta penolakan multipath yang baik.
3. Periksa format koreksi. Base atau jaringan Anda harus menyiarkan pesan RTCM 3 MSM multikonstelasi, atau rover tidak dapat menggunakan semua satelit.
4. Uji di lokasi kerja. Bandingkan waktu dan tingkat keberhasilan fixed di bawah pepohonan atau dekat bangunan, bukan hanya di area parkir terbuka.

Receiver GNSS RTK E1 kami menggunakan mesin semua konstelasi 1408 kanal dan bekerja sebagai base, rover radio, atau rover jaringan. Untuk base tetap, antena GNSS geodetik SA102 melacak GPS, BDS, GLONASS, Galileo, QZSS, SBAS, dan pita L, termasuk Galileo E1, E5a, E5b, serta AltBOC. Tim dalam cakupan CORS dapat menggunakan rover RTK jaringan Mini berbobot 409 g yang memiliki mesin 1408 kanal yang sama. Panduan membeli receiver GNSS RTK kami membahas kriteria lainnya, dan Anda dapat meminta penawaran kit lengkap.

Pertanyaan yang sering diajukan