SKRIPSI
Disusun Untuk Menyelesaikan Tugas Akhir Dalam Rangka
Memperoleh Gelar Sarjana Strata Satu Fisika
Oleh :
HARIS FIRMANSYAH
0303020376
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS INDONESIA
DEPOK 2008
Skripsi
RANCANG BANGUN SISTEM GPS PADA SEPEDA MOTOR
VIA AVR ATMEGA 32
Nama : Haris Firmanyah
Nomor Pokok Mahasiswa : 0303020376
Departemen : Fisika
Peminatan : Instrumentasi Elektronika
Skripsi ini telah diperiksa dan disetujui oleh : Pembimbing I
Dr. rer.nat Martarizal
Penguji I Penguji II
Bismillaahirrohmaanirrohiim
Puji syukur penulis ucapkan kepada Allah SWT atas segala rahmat dan karunia-Nya yang senantiasa dicurahkan kepada seluruh umat manusia dan segala ciptaan-Nya khususnya penulis. Hanya karena petunjuk dan pertolongan Allah SWT dan pengerahan segenap daya dan usaha, akhirnya penulis dapat menyelesaikan Skripsi yang berjudul “Rancang Bangun Sistem GPS pada Sepeda Motor via AVR ATmega 32” tepat pada waktunya.
Skripsi ini menawarkan alternatif penentuan posisi menggunakan GPS dan mikrokontroler dengan analisa vektor. Skripsi ini merupakan kewajiban setiap mahasiswa dengan tujuan untuk memenuhi persyaratan kelulusan pada Program Studi Sarjana Reguler Strata-1 Departemen Fisika, Universitas Indonesia.
Dengan terselesaikannya penulisan skripsi ini, penulis menyampaikan rasa terima kasih yang sungguh tiada terhitung besarnya kepada :
1. Allah SWT, atas segala kasih sayang dan rahmatnya.
2. Orang tua dan adik-adikku yang tercinta yang selalu memberikan perhatian, kasih sayang, dorongan semangat, dan selalu mendoakan penulis.
3. Bapak Dr. rer.nat Martarizal selaku Dosen Pembimbing atas semua bantuan, bimbingan, dan kesabarannya.
5. Seluruh Dosen Departemen Fisika-FMIPA UI.
6. Mba Ratna, Mas Mardi, Pak Katman dan seluruh Staff Karyawan Departemen Fisika-FMIPA UI yang lain.
7. Allan, Ismail, Podang, Rani, Uun dan seluruh teman-teman Fisika angkatan 2003 lain yang telah melewati bersama hari-hari kuliah yang penuh kenangan. 8. Dody, Seno, Arif dan rekan-rekan penghuni Workshop Instrumentasi lain. 9. Budi yang telah membantu menemukan cara mengaktifkan fungsi GPS.
10. Adik-adik didikku yang berada dimanapun yang selalu mendorong penulis untuk selalu belajar.
11. Si B6317BMW sebagai sumber inspirasi dan teman setia dalam berbagai aktivitas penulis ketika kuliah dan mengajar.
12. Tanpa mengurangi rasa hormat penulis ucapkan terima kasih kepada kalian yang belum disebutkan satu per satu, dan telah mendukung skripsi ini.
Semoga apa yang telah penulis tuangkan dalam Skripsi ini sedikit banyak dapat memberikan manfaat bagi rekan-rekan semua dan dapat dikembangkan lebih lanjut, Amin.
Depok, Mei 2008
Posisi pada bumi secara unik dapat diketahui melalui sistem koordinat geografis, yaitu berdasarkan lintang dan bujur. Arah dan jarak suatu posisi terhadap posisi lainnya dapat ditentukan dengan menggunakan analisa vektor. Penggunaan GPS (Global
Positioning System) memungkinkan pengambilan data lokasi secara simultan. Sehingga,
dapat dibuat sistem yang dapat menampilkan nilai sudut (tanpa kompas) dan jarak akhir pengamat terhadap target secara simultan untuk mengantarkannya pada target yang ditentukan sebelumnya.
Sistem tersebut telah berhasil dibuat dengan menggunakan display sederhana berupa LCD 16x2 untuk menampilkan sudut dan jarak, juga digunakan untuk menampilkan langkah pemanduan dalam rangka penyimpanan dan pemanggilan data posisi target yang disimpan pada mikrokontroler melalui keypad. Selain digunakan sebagai tempat penyimpanan memori mikrokontroler, AVR ATmega 32 yang digunakan juga melakukan tugas dalam hal pengolahan data berupa analisis vektor dan pengubahan format data GPS dari ddmm.mmmm menjadi dddd.dddd maupun dari derajat menjadi meter.
Kata Kunci : GPS, AVR, Sistem Koordinat Geografis, Vektor xii + 48. ;gbr.;lamp.;tab.
Position on Earth uniquely can known through geographic coordinate system, which is base to longitude and latitude. Direction and distance of one position faces the other position can fixed by vector analysis. Using GPS (Global Positioning System) make possible take data of position periodically. With the result that, can made the system that can show direction (without compass) and distance value from observer to target that fixed previously.
The system have been made successfully with using LCD 16x2 as simple display to show direction and distance, also used for display guide step in the framework saving and calling position data of target that have been saved in microcontroller, AVR ATmega 32 that used also fulfill in framework preparation vector analysis and format changing of GPS data from ddmm.mmmm to dddd.dddd also from degree to meter.
Keyword’s: GPS, AVR, Geographic Coordinate System, Vector xii + 48. ;fig.;lamp.;tab.
Halaman
HALAMAN JUDUL ... i
ABSTRAK ... ii
LEMBAR PENGESAHAN ... iv
KATA PENGANTAR... v
DAFTAR ISI... vii
DAFTAR GAMBAR... x
DAFTAR TABEL ... xii
BAB 1. PENDAHULUAN ... 1 1.1 LATAR BELAKANG... 1 1.2 TUJUAN PENELITIAN... 3 1.3 PEMBATASAN MASALAH... 3 1.4 METODE PENELITIAN... 4 1.5 SISTEMATIKA PENULISAN ... 7
BAB 2. DASAR TEORI... 9
2.1 AVR ATMEGA 32 ... 9
2.1.1 Arsitektur ATmega 32...10
2.2.3 Segmen Pengguna GPS... 14
2.2.4 Penentuan Posisi dengan GPS... 15
2.3 SISTEM KOORDINAT GEOGRAFIS ... 18
2.3.1 Lintang ... 19
2.3.2 Bujur... 20
2.3.3 Ekspresi Lintang dan Bujur dalam Satuan Linier ... 21
2.4 VEKTOR... 22
BAB 3. PERANCANGAN DAN CARA KERJA ALAT ... 30
3.1 ARSITEKTUR SISTEM UMUM... 30
3.2 PERANCANGAN PERANGKAT KERAS ... 30
3.2.1 Perancangan Power Supply... 25
3.2.2 Perancangan Sistem Minimum ATmega32 + LCD ... 25
3.2.3 Perancangan Antarmuka SIM508 ... 26
3.3 PERANCANGAN PROGRAM... 29
3.3.1 Flowchart Sistem ... 29
3.3.2 Perancangan Program Ambil Data GPS ... 30
3.3.3 Perancangan Program Memasukkan dan Memanggil Data Target ... 32
4.2 PENGUJIAN MEMASUKKAN DAN MEMANGGIL DATA DI
EEPROM... 40
4.3 PENGUJIAN RUMUS MENGHITUNG JARAK DAN SUDUT... 42
4.4 PENGUJIAN SISTEM ALAT SECARA KESELURUHAN... 44
4.5 HASIL PEMBUATAN ALAT ... 45
BAB 5. KESIMPULAN DAN SARAN... 49
5.1 KESIMPULAN ... 49
5.2 SARAN ... 49
DAFTAR ACUAN
Gambar 1.1 Blok fungsi kerja sistem... 4
Gambar 1.2 Diagram langkah-langkah penelitian ... 7
Gambar 2.1 ATmega32 (a) Bentuk fisik (b) Konfigurasi pin... 9
Gambar 2.2 Arsitektur ATmega 32... 10
Gambar 2.3 Tiga segmen utama pada GPS... 12
Gambar 2.4 Konfigurasi orbit sateli GPS ... 13
Gambar 2.5 Klasifikasi pesawat penerima GPS ... 15
Gambar 2.6 Prinsip penentuan jarak dengan perhitungan delay kode... 17
Gambar 2.7 Triangulasi tiga satelit GPS... 18
Gambar 2.8 Komponen pembentuk sistem koordinat geografis ... 19
Gambar 2.9 Lintang dan bujur pada bumi ... 20
Gambar 2.10 Vektor sebagai ruas garis berarah ... 22
Gambar 2.11 Komponen vektor pada bidang ... 23
Gambar 3.1 Arsitektur sistem umum ... 24
Gambar 3.2 Skema rangkaian power suplay... 25
Gambar 3.3 Skema sistem minimum ATmega 32 + LCD... 26
Gambar 3.4 Bentuk fisik dan letak konektor 80 pin pada SIM508... 27
Gambar 3.5 Skema antarmuka SIM508... 28
Gambar 3.9 Ilustrasi perancangan analisa jarak dan sudut ... 33
Gambar 4.1 Instalasi pengujian ambil data GPS... 35
Gambar 4.2 Tampilan LCD pada pengambilan data GPS ... 36
Gambar 4.3 Titik-titik pengambilan data... 37
Gambar 4.4 Plot selisih data antara data yang didapat dengan data dari situs wikimapia... 38
Gambar 4.5 Instalasi pengujian EEPROM ... 40
Gambar 4.6 Tampilan LCD ketika memasukkan dan memanggil data EEPROM ... 41
Gambar 4.7 Sudut yang dibentuk dari vektor pergerakan... Gambar 4.8 Instalasi pengujian alat secara keseluruhan... 43 Gambar 4.9 Tampilan LCD untuk sub program perhitungan arah dan jarak ...
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 LATAR BELAKANG
Dalam bentuknya seperti bola, Bumi sulit dianalisa menggunakan sistem koordinat kartesius biasa. Akan tetapi, Bumi akan dengan mudah dianalisa dengan menggunakan sistem koordinat bola. Versi lain dari sistem koordinat bola yang digunakan untuk mengidentifikasi posisi pada Bumi sering dikenal sebagai sistem koordinat geografis, yaitu sistem koordinat yang membagi Bumi berdasarkan lintang dan bujur.
Sudut pandang sistem koordinat bola ataupun sistem koordinat geografis adalah dari dalam, yaitu sudut pandang titik atau massa yang dilingkupi suatu simetri bola. Sekarang ini, telah ditemukan suatu teknologi yang berbeda, yaitu dengan mengubah sudut pandang dari luar menggunakan satelit untuk mendapatkan posisi yang spesifik pada permukaan bumi. Teknologi tersebut sering disebut dengan teknologi GPS (Global Positioning System) [1].
GPS mulai dikembangkan pada tahun 1973 oleh Angkatan Udara Amerika Serikat, yang selanjutnya diambil alih dan dikembangkan oleh Departemen Pertahanan Amerika Serikat. Sistem ini didisain untuk memberikan posisi dan kecepatan tiga dimensi yang teliti, dan juga informasi mengenai waktu, secara kontinyu diseluruh dunia [2].
Untuk konstelasi akhirnya, 24 satelit GPS akan menempati 6 orbit yang bentuknya sangat mendekati lingkaran, dimana setiap orbit ditempati oleh 4 satelit dengan interval antaranya yang tidak sama [1]. Dapat diperkirakan, biaya yang dikeluarkan oleh Departemen Pertahanan Amerika Serikat untuk membangun dan memelihara satelit-satelit yang sangat mahal. Untungnya, pada 16 Maret 1995, dalam suratnya ke ICAO, Presiden Bill Clinton menyatakan komitmennya bahwa USA akan menyediakan sinyal-sinyal GPS secara gratis untuk pengguna komunitas sipil internasional [3].
Teknologi GPS dalam pengaplikasiannya membutuhkan tiga komponen utama, yaitu; satelit, stasiun pengontrol satelit, dan juga pesawat penerima sinyal GPS [1]. Bagian satelit dan stasiun pengontrol sudah tersedia dan sudah ada yang mengurus, yaitu Amerika. Sehingga, hanya dengan sebuah pesawat penerima sinyal GPS seseorang akan mendapatkan informasi mengenai posisi tanpa harus memikirkan bagaimana membangun satelit dan stasiun pengontrol yang sangat mahal.
Teknologi GPS mengalami perkembangan pesat seiring meningkatnya kebutuhan masyarakat dunia akan akses informasi, khususnya mengenai pelacakan posisi. Banyak sekali aplikasi yang berhubungan dengan posisi, seperti penentuan batas peta, penentuan kiblat yang benar, penentuan arah dan selisih jarak yang benar untuk sampai ke suatu lokasi yang ditentukan, dan banyak aplikasi lain yang dapat dibangun dengan menggunakan data posisi. Dalam hal penentuan posisi target
digunakan analisis vektor yang dapat menentukan arah serta selisih jarak pengamat terhadap target[4].
Disisi lain, mikrokontroler saat ini banyak digunakan sebagai sistem pengolah data yang membutuhkan penarikan kesimpulan maupun perhitungan matematis. Mikrokontroler juga menyediakan fasilitas memori yang dapat digunakan untuk penyimpanan data. Dibandingkan dengan komputer, mikrokontroler lebih ringkas dan efisien untuk aplikasi yang tidak menggunakan algoritma yang kompleks.
1.2 TUJUAN PENELITIAN
Adapun tujuan penelitian ini adalah :
1. Merancang sistem penentuan lokasi dengan menggunakan analisa vektor pergerakan sepeda motor.
2. Mengembangkan sistem sederhana dalam hal penentuan posisi yang relatif murah yang dibangun pada sepeda motor.
3. Sebagai syarat untuk mengikuti sidang skripsi program studi Sarjana Strata-1 Reguler Fisika Instrumentasi Elektronika FMIPA UI.
1.3 PEMBATASAN MASALAH
Dalam penelitian ini ada beberapa hal yang membatasi pembuatannya, yaitu: Menggunakan modul SIM508 sebagai modul GPS.
Menggunakan mikrokontroler AVR ATmega 32.
Menggunakan sepeda motor sebagai media penempatan alat yang dibuat. Menggunakan display sederhana yaitu LCD.
Menggunakan keypad untuk memasukkan data lokasi yang dituju (target). Tidak menggunakan kompas magnetik sehingga alat yang dibangun hanya dapat digunakan dalam kondisi bergerak.
Berikut merupakan blok diagram fungsi kerja dari sistem tersebut :
Gambar 1.1 Blok fungsi kerja sistem
1.4 METODE PENELITIAN
Metode penelitian yang akan dilakukan terdiri dari beberapa tahap, yaitu: a. Studi Literatur
Metode Studi Literatur ini digunakan penulis untuk memperoleh teori-teori dasar sebagai sumber acuan dalam penulisan skripsi. Informasi dan pustaka yang
Lintang dan bujur target µC GPS ( posisi motor ) Keypad LCD -Sudut -jarak
Buku-buku cetak dan tulisan berupa skripsi dan jurnal yang berhubungan dengan mikrokontroler, GPS, sistem koordinat geografis, dan vektor.
Dari internet dapat diambil informasi mengenai datasheet, diskusi, jurnal dan lain-lain.
Sumber informasi lain, seperti penjelasan yang diberikan dosen pembimbing dan informasi dari rekan mahasiswa.
b. Perancangan dan Pembuatan Alat
Perancangan alat merupakan tahap awal penulis untuk mencoba, memahami, menerapkan dan menggabungkan semua literatur yang telah diperoleh dan dipelajari untuk melengkapi sistem yang sedang dikembangkan. Sehingga, untuk selanjutnya penulis dapat merealisasikan sistem sesuai dengan tujuan. Perencanaan dan pembuatan sistem, antara lain :
Perancangan dan pembuatan power supply.
Perancangan dan pembuatan minsis AVR ATmega 32 + LCD. Perancangan dan pembuatan antarmuka SIM508.
Perancangan program ambil data GPS.
Perancangan program analisa jarak dan sudut. Perancangan program sistem keseluruhan.
c. Pengujian Sistem
Pengujian sistem ini berkaitan dengan pengujian alat serta pengambilan data dari alat yang telah dibuat. Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui karakteristik dari masing-masing bagian sistem, sehingga dapat diketahui bagaimana kinerja setiap bagian dan sejauh mana tingkat berjalannya setiap bagian sistem untuk dibentuk satu kesatuan sistem. Pengujian terhadap hasil penelitian, antara lain:
Pengujian power suplay. Pengujian dilakukan dengan mengukur output yang dihasilkan power suplay sebagai input mikrokontroler dan modul GPS.
Pengujian komunikasi serial pada mikrokontroler atau modul GPS. Pengujian dilakukan dengan menghubungkan mikrokontroler atau modul GPS dengan Hyperterminal.
Pengujian sistem secara keseluruhan termasuk program yang digunakan.
d. Metode Analisis
Metode Analisis data dilakukan dengan membandingkan hasil data pada pengujian alat yang telah dijabarkan diatas dengan kerja alat seharusnya. Sistem menghasilkan data berupa lokasi yang kemudian data tersebut dibandingkan dengan lokasi yang sama yang tertera pada situs wikimapia. Setelah itu, dari kedua kelompok data yang didapat dilakukan analisa. Sehingga dapat ditarik
kesimpulan dan saran-saran untuk pengembangan lebih lanjut. Berikut ini adalah diagram langkah-langkah yang yang akan dilakukan dalam penelitian ini:
Gambar 1.2 Diagram langkah-langkah penelitian
I.5 SISTEMATIKA PENULISAN
Sistematika penulisan skripsi ini terdiri dari bab-bab yang memuat beberapa sub bab dan sub-sub bab. Untuk memudahkan pembacaan dan pemahaman maka penulisan skripsi ini ini terdiri atas 5 bab dan secara garis besar dapat diuraikan sebagai berikut :
BAB 1. PENDAHULUAN
Pendahuluan berisi latar belakang, tujuan, pembatasan masalah, metode penulisan dan sistematika penulisan dari skripsi ini.
BAB 2. TEORI DASAR
Teori Dasar berisi landasan teori sebagai hasil dari studi literatur yang berhubungan dengan perancangan dan pembuatan alat.
Studi
literatur Perancangan dan Pembuatan alat Pengujian alat dan pengambilan data Hasil dan analisa alat
BAB 3. PERANCANGAN DAN CARA KERJA ALAT
Pada bab ini akan dijelaskan sistem kerja keseluruhan dari semua perangkat kontrol (perangkat keras).
BAB 4. PENGUJIAN DAN ANALISA
Bab ini menjelaskan tentang unjuk kerja alat sebagai hasil dari perancangan sistem. Pengujian akhir ini dilakukan dengan menyatukan seluruh bagian dari sistem, sehingga dapat diketahui apakah sistem dapat berfungsi dengan baik. Setelah sistem dapat bekerja dengan baik maka dilakukan pengambilan data untuk menentukan kapabilitas dari sistem yang dibangun.
BAB 5. KESIMPULAN DAN SARAN
Bab penutup ini berisi kesimpulan penulis yang diperoleh berdasarkan pengujian sistem dan pengambilan data selama penelitian berlangsung. Selain itu, penutup juga berisikan tentang saran-saran dari penulis untuk mendapatkan hasil yang lebih baik dalam pengembangan lebih lanjut dari penelitian ini.
BAB 2
DASAR TEORI
2.1 AVR ATMEGA 32[5]
ATmega 32 tergolong mikrokontroler jenis AVR yang memiliki arsitektur RICS (Reduced Instruction Set Computing) 8 bit, dimana semua instruksi dikemas dalam kode 16 bit dan sebagian besar instruksi dieksekusi dalam 1 siklus clock, berbeda dengan instruksi MCS51 yang membutuhkan 12 siklus clock. Tentu saja, hal itu terjadi karena kedua jenis mikrokontroler tersebut memiliki arsitektur yang berbeda. AVR berteknologi RISC, sedangkan seri MCS51 berteknologi CISC (Complex Instruction Set Computing).
Bentuk fisik dan konfigurasi pin ATmega 32 dapat dilihat pada Gambar 2.1.
(a) (b)
2.1.1 Arsitektur ATmega 32
Arsitektur ATmega 32 dapat dilihat pada Gambar 2.2
Dari gambar tersebut, dapat dilihat bahwa ATmega 32 memiliki bagian-bagian sebagai berikut; saluran I/O sebanyak 32 buah (Port A, Port B, Port C, dan Port D), ADC 10 bit sebanyak 8 saluran, tiga buah Timer/Counter dengan kemampuan pembandingan, CPU yang terdiri dari 32 Register dan Watchdog timer dengan Internal Oscillator. Selain itu mikrokontroler ini juga memiliki SRAM sebesar 2 Kbyte, memori Flash sebesar 32 Kbyte dengan kemampuan
Read-While-Write, unit interupsi internal dan eksternal, port antarmuka SPI, EEPROM sebesar
1024 byte yang dapat diprogram saat operasi, dan port USART untuk komunikasi serial.
2.1.2 Fitur ATmega 32
Mikrokontroler ATmega 32 memiliki kapabilitas yang detail, antara lain:
Sistem mikroprosesor 8 bit berbasis RISC dengan kecepatan sampai 16 MHz. Kapabilitas memori flash 32 kb, SRAM sebesar 2 Kbyte, dan EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) sebesar 1024 byte. ADC internal dengan fidelitas 10 bit sebanyak 8 channel.
Portal komunikasi serial (USART) dengan kecepatan maksimal 2,5 Mbps. Enam pilihan mode sleep, yaitu; Idle, ADC Noise Reduction, Power Save,
Power Down, Standby dan Extended Standby untuk penghematan penggunaan
2.2 GLOBAL POSITIONING SYSTEM (GPS) [1]
GPS adalah sistem radio navigasi dan penentuan posisi menggunakan satelit. Nama formalnya adalah NAVSTAR GPS (NAVigation Satellite Timing and Tanging
Global Positioning System). Pada dasarnya GPS terdiri dari tiga segmen utama, yaitu
segmen angkasa yang terdiri dari 24 satelit GPS, segmen sistem kontrol serta segmen pengguna yang terdiri dari para pemakai GPS. Ketiga segmen tersebut dapat digambarkan secara skematis seperti Gambar 2.3 dibawah ini.
Gambar 2.3 Tiga segmen utama pada GPS
2.2.1 Segmen Angkasa GPS
Segmen angkasa GPS terdiri dari satelit-satelit GPS serta roket-roket Delta peluncur satelit dari Cape Canaveral di Florida, Amerika Serikat.
dengan sel-sel pembangkit tenaga matahari (solar panel), yang merupakan sumber energi untuk satelit. Satelit juga mempunyai komponen internal seperti jam atom dan pembangkit sinyal. Komponen eksternal satelit adalah beberapa antena yang digunakan untuk menerima dan memancarkan sinyal-sinyal dari dan ke satelit GPS.
Konstelasi standar dari satelit GPS terdiri dari 24 satelit yang menempati enam bidang orbit yang bentuknya hampir seperti lingkaran, seperti yang diilustrasikan pada Gambar 2.4.
Gambar 2.4 Konfigurasi orbit satelit GPS
Keenam orbit satelit GPS mempunyai spasi sudut yang sama antar sesamanya. Meskipun begitu setiap orbit ditempati oleh 4 satelit dengan interval antaranya yang tidak sama, seperti yang ditunjukan pada Gambar 2.4 diatas.
2.2.2 Segmen Sistem Kontrol GPS
Segmen sistem kontrol berfungsi mengontrol dan memantau operasional satelit dan memastikan bahwa satelit berfungsi sebagaimana mestinya. Secara lebih spesifik tugas utama dari segmen sistem kontrol GPS adalah:
Secara kontinyu memantau dan mengontrol sistem satelit, Menentukan dan menjaga waktu GPS,
Memprediksi ephemeris satelit serta karakteristik jam satelit,
Secara periodik meremajakan (update) navigation message dari setiap satelit, Melakukan manuver satelit agar tetap berada dalam orbitnya, atau melakukan relokasi untuk menggantikan satelit yang tidak sehat.
Segmen sistem kontrol terdiri dari lima stasiun pengontrol dan monitor, yaitu di Hawaii, Ascension Island, Diego Garcia, Kwajalein, dan Colorado Springs.
2.2.3 Segmen Pengguna GPS
Segmen pengguna terdiri dari para pengguna satelit GPS yang memanfaatkan receiver GPS untuk digunakan sebagai penerima dan pemroses sinyal dari satelit GPS dalam hal keperluan navigasi.
Dilihat dari fungsinya, secara umum receiver GPS dapat diklasifikasikan secara skematik seperti pada Gambar 2.5.
Gambar 2.5 Klasifikasi pesawat penerima GPS
2.2.4 Penentuan Posisi dengan GPS
Satelit GPS secara umum memancarkan dua macam sinyal gelombang micro yaitu:
L1 dengan frekuensi 1575.42 Mhz yang membawa pesan navigasi dan sinyal kode SPS (Standard Positioning Service).
L2 dengan frekuensi 1227.60 Mhz yang digunakan untuk mengukur keterlambatan pada lapisan ionosfer dengan menggunakan penerima PPS (Precise Positioning Service).
Tiga kode binari digunakan untuk menggeser fase sinyal L1 dan L2 yang ditransmit oleh sebuah satelit GPS. Ketiga macam kode binari itu adalah sebagai berikut:
Modulasi kode C/A (Coarse Acquisition) pada fase L1. Kode C/A ini dikirim secara berulang setiap 1 Mhz PRN (Pseudo Random Noise). Kode C/A PRN ini berbeda untuk setiap satelit GPS yang merupakan identifikasi untuk satelit tersebut. Modulasi kode C/A ini yang digunakan sebagai dasar untuk penggunaan GPS pada masyarakat sipil.
Modulasi kode P (Pricise) pada kedua sinyal L1 dan L2. Kode P ini sangat panjang sampai 7 hari pada 10 Mhz PRN. Pada penggunaan Anti-Spoofing (AS), kode P ini dienkripsi kedalam kode Y untuk setiap channel penerima dan digunakan untuk keperluan pemakai tertentu saja dengan
cryptographic-key. Kode P(Y) ini menjadi dasar penggunaan pada PPS (Precise Positioning Service).
Pesan navigasi lainnya juga dimodulasikan dengan kode L1- C/A setiap 50 Mhz termasuk mengenai orbit satelit, koreksi waktu dan sistem parameter lainnya.
Dengan mengamati kode P ataupun kode C/A jarak dari pengamat ke satelit dapat ditentukan. Prinsip pengukuran jarak adalah dengan membandingkan kode yang diterima dari satelit dengan kode replika yang diformulasikan di dalam receiver, seperti yang digambarkan oleh Gambar 2.6.
Waktu yang diperlukan untuk ’mengimpitkan’ kedua kode, ”dt” adalah waktu yang diperlukan oleh kode tersebut untuk menempuh jarak dari satelit ke pengamat. Dengan mengalikan data ”dt” dengan kecepatan cahaya maka jarak antara pengamat
Pengamat
dt
Replika kode yang dibangun di dalam receiver GPS
Kode yang datang dari satelit GPS
Gambar 2.6 Prinsip penentuan jarak dengan perhitungan delay kode
Jarak yang didapatkan dari hasil perkalian kecepatan cahaya dengan delay kode masih merupakan besaran skalar, sehingga belum dapat menentukan posisi pengamat secara tepat. Hasil perhitungan jarak yang didapatkan dirubah kedalam bentuk vektor dengan cara triangulasi posisi. Triangulasi posisi hanya dapat dilakukukan oleh tiga satelit atau lebih. Masing-masing satelit memiliki medan jarak berbentuk bola terhadap pengamat, seperti yang digambarkan pada Gambar 2.7. Hasil perpotongan medan jarak dari ketiga satelit menunjukkan posisi pengamat. Penguncian sinyal satelit yang keempat membuat pesawat penerima GPS dapat menghitung posisi ketinggian titik tersebut terhadap muka laut rata-rata (Mean Sea
/Level) atau disebut 3D fix dan keadaan ini yang ideal untuk melakukan navigasi.
Ilustrasi triangulasi yang dilakukan oleh tiga satelit yang berbeda ditunjukkan pada Gambar 2.7.
Gambar 2.7 Triangulasi tiga satelit GPS
2.3 SISTEM KOORDINAT GEOGRAFIS [6]
Sistem koordinat geografis merupakan versi dari koordinat bola yang memungkinkan penentuan lokasi pada Bumi berdasarkan lintang dan bujur lebih mudah. Sistem koordinat geografis merupakan sistem koordinat geosentrik dimana menggunakan titik pusat Bumi sebagai titik acuan. Ilustrasi Komponen-komponen yang membentuk sistim koordinat geografis ditunjukkan pada Gambar 2.8.
Gambar 2.8 Komponen pembentuk sistem koordinat geografis
2.3.1 Lintang
Lintang adalah sudut dari sebuah titik di permukaan Bumi terhadap bidang
equatorial dengan acuan titik tengah Bumi. Garis yang menghubungkan titik-titik
yang memiliki sudut yang sama terhadap Equator disebut garis lintang. Kutub utara adalah lintang 90° N, kutub selatan adalah lintang 90° S dan lintang 0° ditandai sebagai Equator. Equator adalah garis fundamental dari semua sistem koordinat geografis. Equator membagi bola Bumi menjadi dua bagian yaitu bagian utara dan bagian selatan. Ilustrasi lintang dan bujur pada Bumi digambarkan pada Gambar 2.9.
Gambar 2.9 Lintang dan bujur pada Bumi
2.3.2 Bujur
Bujur adalah sudut timur atau barat dari garis yang menghubungkan titik tengah kedua kutub Bumi. Garis yang menghubungkan titik-titik yang memiliki sudut posisi barat atau timur yang sama disebut garis bujur (meridian). Semua garis masing-masing tidak sejajar dan berupa setengah putaran, tapi masing-masing-masing-masing mereka bertemu di kutub utara dan selatan.
Garis yang melewati Royal Observatory, Greenwich (dekat London dalam Negara Inggris) dipilih sebagai referensi titik bujur 0° yang dikenal sebagai Prime meridian. Tempat yang disebut belahan bumi bagian timur adalah disebelah timurnya, sedangkan tempat yang disebut belahan bumi bagian barat adalah bagian baratnya.
2.3.3 Ekspresi Lintang dan Bujur dalam Satuan Linier
Pada permukaan laut satu detik lintang dihitung sebesar 30,82 m, satu menit lintang dihitung sebesar 1.849 m, dan satu derajat lintang dihitung sebesar 110,9 km. Sedangkan, pada permukaan laut satu detik bujur dihitung sebesar 30,92 m, satu menit bujur dihitung sebesar 1.855 m, dan satu derajat bujur dihitung sebesar 111,3 km.
Ketentuan diatas didasarkan dari perhitungan dengan menggunakan persamaan:
( )
r ocos M 180 (2.1)( )
(
( )
( )
)
2(
( )
( )
)
2 2 4 2 4 cos cos sin cos cos 180 a b b a o + + (2.2)Persamaan (2.1) diatas digunakan untuk menghitung satu derajat lintang dan persamaan (2.2) diatas digunakan untuk menghitung satu derajat bujur. Dengan adalah sudut lintang atau bujur yang ingin ditentukan dalam satuan meter. M adalah r
jari-jari equator (dalam hal ini 6.367.449 m), sedangkan a dan b (dalam hal ini) masing-masing 6.378.137 m dan 6.356.752,3 m.
Sumbu X positif 1 satuan 45 o A a 2.4 VEKTOR[4]
Dalam bidang fisika, dikenal dua macam besaran. Kedua besaran ini adalah besaran skalar dan besaran vektor. Besaran skalar adalah suatu besaran yang hanya mempunyai nilai saja, tetapi tidak mempunyai arah. Sedangkan besaran vektor adalah suatu besaran yang mempunyai nilai sekaligus arah.
Berdasarkan tinjauan bidang kajian geometri, secara umum suatu besaran vektor dapat digambarkan dengan menggunakan ruas garis berarah. Seperti yang diilustrasikan pada Gambar 2.10 dibawah ini.
Gambar 2.10 Vektor sebagai ruas garis berarah
Misalkan A adalah sebuah titik dibidang dengan koordinat (x,y). Dari pusat koordinat kartesius (0,0) ke titik A dapat ditarik garis berarah a membentuk vektor yang memiliki komponen x (a ) dan komponen y (x ay) yang lebih jelas dapat dilihat pada Gambar 2.11.
x y x a y a a a
Gambar 2.11 Komponen vektor pada bidang
Komponen-komponen x dan y dari vektor dapat digunakan untuk mencari panjang vektor ( a ) dan arah vektor ( ) dengan menggunakan persamaan
dibawah ini. 2 2 2 y x a a a = + (2.3) x y a a = tan (2.4)
3.1 ARSITEKTUR SISTEM UMUM
Arsitektur sistem secara umum digambarkan pada Gambar 3.1 dibawah ini.
Gambar 3.1 Arsitektur sistem umum
3.2 PERANCANGAN PERANGKAT KERAS
Subsistem perangkat keras terdiri dari:
Mikrokontroler sebagai pengolah data dan penyimpanan data lokasi. Modul GPS sebagai sumber informasi lokasi.
Keypad untuk memasukkan data lokasi target. Lintang dan bujur target µC GPS ( posisi motor ) Keypad LCD -Sudut -jarak
Modul SIM508 dan mikrokontroler membutuhkan suplay 5V. Keduanya akan dipasang pada sepeda motor yang memiliki tegangan aki sebesar 12V. Oleh karena itu, dibutuhkan rangkaian yang dapat menurunkan tegangan dari 12V menjadi 5V. Skema rangkaian power suplay dapat dilihat pada Gambar 3.2 dibawah ini.
Gambar 3.2 Skema rangkaian power suplay
23.3.2 Perancangan Sistem Minimum ATmega 32 + LCD
Sistem minimum mikrokontroler berfungsi sebagai media interface dengan unit IO (input/output) dan GPS. Rangkaian ini dilengkapi dengan ISP Flash
Programming yang berfungsi untuk menuliskan program yang diinginkan ke dalam
mikrokontroler. Selain itu, rangkaian sistem minimum ini juga ditambahkan rangkaian LCD pada port C, yaitu; Enable di port C.2, Rs di port C.0, DB7 di port C.7, DB6 di port C.6, DB5 di port C.5, dan DB4 di port C.4. Untuk keypad
Gambar 3.3 Skema sistem minimum ATmega 32 + LCD
33.3.2 Perancangan Antarmuka SIM508 [7]
Dimensi dari SIM508 adalah 55 mm x 34 mm x 2.9 mm. Ukuran yang kecil ini memiliki konsekuensi pada sambungan interface-nya yang berukuran sangat kecil berupa konektor 80 pin dengan dimensi sekitar 24 mm x 0.5 mm. Letak dan bentuk
Antarmuka modul SIM508 dibutuhkan karena modul yang digunakan belum memiliki antarmuka langsung seperti port-port terbuka yang siap hubung, kecuali port sambungan antena.
Port-port yang belum memiliki antar muka langsung seperti port suplay, port komunikasi serial, dan port-port lainnya masih terintegrasi pada konektor 80. Untuk itu, Penulis membutuhkan suatu antarmuka yang dapat mengeluarkan port-port pada modul SIM508, khususnya yang dibutuhkan untuk mengaktifkan fungsi GPS.
Port-port yang digunakan untuk mengaktifkan fungsi GPS, yaitu: GPS_VCC sebagai input suplay ke GPS, GND sebagai ground, GPS_VRTC sebagai back up RTC dan SRAM, GPS_VANT sebagai input tegangan eksternal untuk fungsi antena aktif, GPS_VCC_RF sebagai output untuk antena aktif tipe 3 V.
Gambar 3.7.
Gambar 3.7 Hasil keluaran GPS pada hypertherminal[8]
Data keluaran yang digunakan adalah format data NMEA 0183 berbentuk kalimat (string) yang merupakan rangkaian karakter ASCII 8 bit. Setiap kalimat pesan diawali dengan satu karakter '$' , dua karakter Talker ID (dalam hal ini hanya ada ”GP” ), tiga karakter Sentence ID (dalam hal ini GSA, RMC, GGA, GSV), dan diikuti oleh data fields yang masing-masing dipisahkan oleh koma serta diakhiri oleh
hanya urutan data-data fields dan data-data tambahan yang ditampilkan. Contoh kalimat pesan GPRMC yaitu:
$GPRMC,180432,A,4027.027912,N,08704.857070,W,000.04,181.9,131000,1.8,W,D*25
Kalimat pesan GPRMC terdiri dari data-data fields yang dijelaskan pada Gambar 3.8 .
Gambar 3.8 Penjelasan data field pada kalimat pesan GPRMC[8]
Mengacu dari gambar diatas, maka cara pengambilan data GPS dilakukan dengan menunggu karakter ”$” yang kemudian dicocokkan dengan keluaran data yang diinginkan. Pada proyek akhir ini format yang digunakan adalah keluaran GPS dengan format $GPRMC, maka setelah dikenali karakter ”$” maka dicek apakah string yang menyertainya adalah ”GPRMC” atau bukan maka diulang sampai
Data dari format NMEA dapat dengan mudah dibagi menjadi beberapa bagian array karena masing-masing data dipisahkan oleh tanda koma. Dengan menjadikan tanda koma sebagai acuan, data yang diperlukan dapat diseleksi dan diambil.
Dari sekian data fields yang disediakan hanya akan diambil data lintang dan bujurnya saja. Data lintang dan bujur pada NMEA 0183 masih berformat ddmm.mm, sehingga perlu dilakukan pengubahan format menjadi dd.dddddd. Hal ini penulis lakukan untuk memudahkan dalam perhitungan jarak dan sudut nantinya.
3.3.3 Perancangan Program Memasukkan dan Memanggil Data Target
Pada sistem yang dibuat akan ditambahkan fasilitas untuk memasukkan dan memanggil data target pada memori EEPROM ATmega 32 yang digunakan. Memori dipersiapkan untuk menyimpan lintang dan bujur suatu target. Lokasi memori yang akan dibuat berjumlah 9 lokasi yang dibedakan dengan angka dari 1 sampai 9.
Data target yang akan dimasukkan berupa lintang dan bujur dengan format dd.dddddd yang memungkinkan penggunaan string ”.” sebagai penunjuk desimal. Lintang dan bujur yang dimasukkan juga tidak menggunakan arah barat atau timur untuk bujur dan arah utara atau selatan untuk lintang, sehingga memungkinkan nilai yang dimasukkan akan berupa nilai negatif dengan menggunakan tanda ”-” didepannya. Pada keypad membran 4x4 yang akan digunakan tidak tersedia tombol
2 1 2 2 1 2
)
(
)
(
y
y
x
x
R
=
+
akan terbaca pada program adalah string ”-” dan ketika tombol ”*” yang ditekan, yang akan terbaca pada program adalah string ”.” .
3.3.4 Perancangan Program Analisa Jarak dan Sudut
Ilustrasi perancangan analisa vektor pada sistem digambarkan pada Gambar 3.9 dibawah ini.
Gambar 3.9 Ilustrasi perancangan analisa jarak dan sudut
Dalam perhitungan jarak digunakan persamaan (3.1), yaitu:
(3.1) R
meter digunakan koreksi dari literatur yaitu bahwa 1 derajat lintang adalah sejauh 110.9 km sedangkan untuk 1 derajat bujur adalah sejauh 111.3 km.[11]
Sedangkan, untuk menghitung sudut digunakan persamaan (3.2), (3.3), dan (3.4), yaitu: 1 2 1 2 arctan x x y y = (3.2) 2 2 arctan x x y y t t t = (3.3)
Sudut yang digunakan untuk penentuan target adalah hasil selisih dari persaman (3.2) dengan (3.3), seperti pada persamaan (3.4) dibawah ini.
t
BAB 4
PENGUJIAN DAN ANALISA
4.1 PENGUJIAN AMBIL DATA GPS
Untuk membuktikan algoritma yang telah dirancang untuk menseleksi data keluaran NMEA 0183 sehingga hanya didapatkan nilai lintang dan bujur, maka dilakukan pengujian diluar ruangan dengan menggunakan LCD. Instalasi pengujian ambil data GPS ditunjukkan pada Gambar 4.1 dibawah ini.
Gambar 4.1 Instalasi pengujian ambil data GPS
Pada pengujian ini, penulis berhasil memecah data yang beragam pada format NMEA 0183 untuk menyeleksi dan mengampilkan nilai lintang dan bujur pada LCD.
Mikrokontroler ATmega32 LCD PS 5V SIM 508 (modul GPS) Aki
Pada pengujian ini penulis mengalami kendala pada penentuan array berdasarkan perencanaan pada Bab sebelumnya.
Pada perancangan, Gambar 3.8 memperlihatkan bahwa data GPS untuk lintang dan bujur yaitu berturut-turut pada array ke-3 dan ke-5. Akan tetapi, ketika dicoba pada program yang dibuat, data yang keluar tidak seharusnya (bukan data lintang dan bujur). Data yang keluar adalah data yang berada pada array 2 dan ke-4. Penulis berkesimpulan bahwa data dihitung dari string “GPRMC” yang menyertai data GPS sebenarnya. dengan kata lain string ”GPRMC” dihitung sebagai array pertama. Ketika penulis coba mengganti dengan array ke-4 dan ke-6 didapat data lintang dan bujur sesuai dengan yang diinginkan.
Pada pengujian ini menggunakan LCD sebagai display dan aki sebagai sumber dayanya, sehingga alat yang dibangun dapat dibawa ke luar ruangan. Data yang dimunculkan adalah berupa latitude (lintang) dan longitude (bujur). Contoh data yang terlihat di LCD dapat dilihat pada Gambar 4.2.
Gambar 4.2 Tampilan LCD pada pengambilan data GPS
Pengujian dilakukan di dalam wilayah Kampus Baru UI Depok yang letak titik-titiknya digambarkan pada Gambar 4.3.
Gambar 4.3 Titik-titik pengambilan data [9]
Nilai posisi (lintang dan bujur) titik-titik pada gambar diatas diambil dengan menggunakan alat yang dibangun maupun dengan menggunakan situs wikimapia. Kedua metode pengambilan data ini dimaksudkan untuk membandingkan data yang diambil dilapangan dengan data yang diambil melalui situs wikimapia. Pada Tabel 4.1 dijabarkan perbandingan data yang didapat melalui alat yang dibangun dengan data yang didapat melalui wikimapia. Selain itu, pada Tabel 4.1 juga di hitung selisih antara data lintang dan bujur pada setiap titik antara data yang diambil dari situs wikimapia dengan data yang diambil dilapangan, sehingga dapat ditarik kesimpulan adanya pergeseran data lokasi antara data yang diambil dari situs wikimapia dengan data yang diambil dilapangan.
Tabel 4.1 Perbandingan data antara data yang didapat dengan data dari situs wikimapia
No. Dari situs wikimapia Data yang didapat Selisih (m)
lintang bujur lintang bujur lintang Bujur
1 -6,3653250 106,8215865 -6,3653020 106,8215680 -2,55 2,06 2 -6,3669084 106,8230027 -6,3668720 106,8230190 -4,04 -1,81 3 -6,3675482 106,8268973 -6,3675410 106,8268270 -0,80 7,82 4 -6,3685824 106,8275893 -6,3685380 106,8275450 -4,92 4,93 5 -6,3682999 106,8280399 -6,3683040 106,8280790 0,45 -4,35 6 -6,3676815 106,8285173 -6,3677060 106,8284650 2,72 5,82 7 -6,3684652 106,8286729 -6,3684200 106,8287040 -5,01 -3,46 8 -6,3691049 106,8290323 -6,3690770 106,8290320 -3,09 0,03 9 -6,3690836 106,8299282 -6,3691120 106,8298640 3,15 7,15 10 -6,3682626 106,8307436 -6,3682490 106,8307950 -1,51 -5,72
Gambar 4.4 Plot selisih data antara data yang didapat dengan data dari situs wikimapia
Dari kesepuluh titik diatas pada pengambilan data yang dilakukan yang memiliki akurasi yang paling rendah yaitu pada titik ke-3 dan ke-9. Pada titik di
10 9 6 8 7 5 4 3 2 1 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Bujur (m) Lintang (m)
didapat bergeser sejauh 3 m dan bujurnya bergeser sejauh 7 m. Padahal, pada titik tersebut (lihat pada Gambar 4.3) tidak tertutup atap Balairung atau tidak terlalu banyak pepohonan yang lebat disekitarnya (jika dibandingkan dengan titik 3) yang dapat menghambat sinyal GPS jatuh pada antena penerima GPS. Sedangkan pada titik 3 lintang bergeser sejauh 7 m.
Angka yang tertera pada hasil pembuatan hadware tersebut tidak dapat dianalisa menjadi perbagian kesalahan. Akan tetapi, eror yang didapat merupakan suatu sistem eror (kesalahan sistem). Berikut penjelasan eror-eror yang mungkin pada penentuan lokasi dengan menggunakan GPS.
Sinyal GPS dalam perjalanannya dari satelit ke pengamat di permukaan Bumi harus melalui medium-medium ionosfer dan troposfer, dimana dalam kedua lapisan tersebut sinyal GPS akan mengalami refraksi dan sintilasi (scintillation) di dalamnya, serta pelemahan (atmospheric attenuation) dalam lapisan troposfer [1]. Disamping itu, sinyal GPS juga dapat dipantulkan oleh benda-benda di sekitar pengamat sehingga dapat menyebabkan terjadinya multipath, yaitu fenomena dimana sinyal GPS yang diterima oleh antena adalah resultan dari sinyal langsung dan sinyal pantulan, yang akan menyebabkan data akan bergeser cukup jauh (akurasinya jauh berkurang).
Kesalahan lain seperti kesalahan orbit dan waktu, akan menyebabkan kesalahan pada jarak ukuran dengan GPS (pseudorange serta jarak fase) [1], sehingga harus diperhitungkan dalam pemrosesan sinyal GPS untuk keperluan penentuan posisi ataupun parameter lainnya.
Mikrokontroler ATmega 32 LCD PS 5V Keypad
Ketelitian posisi yang didapatkan juga dapat dipengaruhi dari: metode penentuan posisi yang digunakan, geometri dan distribusi dari satelit-satelit yang diamati (jumlah satelit, lokasi dan distribusi satelit, lama pengamatan), ketelitian data yang digunakan, dan strategi/metode pengolahan data yang diterapkan (real time dan
post processing), strategi eliminasi dan pengkoreksian kesalahan dan bias, metode
estimasi yang digunakan, pemrosesan baseline dan perataan jaringan, kontrol kualitas)[1].
4.2 PENGUJIAN MEMASUKKAN DAN MEMANGGIL DATA DI EEPROM
Instalasi pengujian keypad untuk memasukkan dan memanggil data di EEPROM ditunjukkan pada Gambar 4.4 dibawah ini.
Gambar 4.5 Instalasi pengujian EEPROM
sesuai dengan lokasi yang dipilih sebelumnya (dari 1 – 9). Kemudian, dilakukan pemanggilan data dengan lokasi yang sama dan dibuktikan apakah data tersebut dapat dipanggil kembali atau tidak. Ternyata data dapat dipanggil sesuai dengan lokasi penyimpanan data tersebut. Tampilan LCD memasukkan dan memanggil data EEPROM dapat dilihat pada Gambar 4.5.
Gambar 4.6 Tampilan LCD ketika memasukkan dan memanggil data EEPROM
Ke Sub Program Ambil Data GPS Selain 1 dan 2 Input keypad “2’ misalkan “106.739864’ (1-9) misalkan “1’ Input keypad “1’ (1-9) misalkan “1’ misalkan “-6.145499’
Pengujian juga dilakukan dengan sebelumnya memutus suplay mikrokontroler, untuk membuktikan data yang tersimpan terhapus atau tidak ketika suplay diputus. Pada pengujian ini didapatkan bahwa data yang tersimpan tidak terhapus ketika dilakukan pemutusan suplay sebelumnya. Dengan kata lain, penyimpanan data lokasi pada EEPROM dan pengambilan data dari EEPROM berhasil dilakukan.
Kelemahan dari proses yang dibuat ini adalah tidak adanya fasilitas untuk menghapus karakter apabila terjadi kesalahan penulisan data melalui keypad. Ketika terjadi kesalahan dalam penulisan, hal yang dapat dilakukan adalah dengan me-reset mikrokontroler dan mengulang penulisan dari awal.
Pada keypad yang digunakan tidak terdapat karakter untuk “.” sebagai tanda koma dan “-“ sebagai tanda minus. Sehingga dilakukan penggantian dari karakter “*” menjadi karakter “.” dan mengganti karakter “#” menjadi karakter “-”. Penggantian program pengidentifikasian string dari masing-masing karakter berhasil dilakukan.
4.3 PENGUJIAN RUMUS MENGHITUNG JARAK DAN SUDUT
Pada pengujian ini dilakukan perbandingan hasil yang didapat dari perhitungan dengan hasil pengambilan titik pada situs wikimapia. Data yang diambil dari wikimapia adalah lokasi sekitar rektorat. Dalam hal ini, diambil 4 lokasi pergerakan dan target pada gedung rektorat, sehingga terbentuk tiga sudut perpotongan antara arah pergerakan dan arah ke target yang digambarkan pada
Gambar 4.7 Sudut yang dibentuk dari vektor pergerakan[9]
Dari gambar tersebut dilakukan penarikan garis berarah antara titik-titik yang diambil. Vektor pergerakan didapat dengan menghubungkan dengan titik-titik pergerakan yang saling berdekatan. Sehingga dari keempat titik dapat dibuat 3 vektor perpindahan dengan satu titik dianggap sebagai titik awal akan bergerak. Selain vektor pergerakan, pada pengujian ini juga didapatkan vektor titik pergerakan terhadap target (dalam hal ini rektorat). Dari kedua vektor yang didapat dapat dicari besar sudut dari kedua vektor tersebut, sudut ini merupakan sudut yang dicari sebagai sudut titik pergerakan terhadap target.
Pengujian dilakukan dengan mengukur sudut-sudut yang terbentuk dengan menggunakan cara yang berbeda, yaitu dengan menggunakan busur dan dengan menggunakan perhitungan rumus. Dalam perhitungan didapatkan nilai yang hampir
" "
sama dengan pengukuran menggunakan busur. Dengan kata lain analisa yang digunakan sesuai untuk digunakan dalam kasus ini.
Rincian hasil perhitungannya, yaitu:
Tabel 4.2 Perhitungan rumus sudut dan jarak dengan Excel
Target lokasi 1 lokasi 2 lokasi 3 lokasi 4 y -6,3669244 -6,3667378 -6,3669297 -6,3671438 -6,3675002 x 106,8285924 106,8263555 106,8264627 106,8266237 106,8268543 Selisih y thdp ttk sblm -0,0001919 -0,0002141 -0,0003564 Selisih x thdp ttk sblm 0,0001072 0,000161 0,0002306 R thdp ttk sblm 24,399166 29,73470395 47,11911692 Sudut -60,811214 -53,05738115 -57,09609025 Selisih y thdp ttk target 5,3E-06 0,0002194 0,0005758 Selisih x thdp ttk target 0,0021297 0,0019687 0,0017381 R thdp ttk target 236,397432 219,8785339 203,2402801 Sudut 0,142586751 6,359037255 18,32906738
Selisih sudut -60,95380075 -59,41641841 -75,42515763
4.4 PENGUJIAN SISTEM ALAT SECARA KESELURUHAN
Setelah dilakukan pengujian pada bagian subsistem, maka perlu dilakukan pengujian sistem secara keseluruhan. Instalasi pengujian sistem alat secara keseluruhan ditunjukkan pada Gambar 4.7. Sedangkan tampilan LCD untuk subprogram perhitungan jarak dan sudut diilustrasikan pada Gambar 4.9. Gambar 4.9 merupakan kelanjutan dari subprogram memasukkan dan memanggil data EEPROM yang diilustrasikan pada Gambar 4.6.
Gambar 4.8 Instalasi pengujian alat secara keseluruhan
Gambar 4.9 Tampilan LCD untuk sub program perhitungan arah dan jarak
Pengujian dilakukan langsung untuk pencarian lokasi suatu titik (tempat atau gedung) yang informasi koordinatnya (lintang dan bujur) diambil dari situs wikimapia dan disimpan kedalam mikrokontroler melalui keypad. Seseorang dibekali
R = ? R < 10m
R > 10m
Dari sub program memasukkan dan memanggil data di EEPROM
Mikrokontroler ATmega32 LCD PS 5V SIM 508 (modul GPS) Aki Keypad
sistem yang dibangun untuk mencari lokasi tersebut tanpa tahu sebelumnya dimana lokasi atau nama tempat titik tersebut. Kemungkinan yang mungkin terjadi adalah sampai atau tersesat. Pengujian ini telah berhasil dilakukan dengan menggunakan target rektorat dan penguji berhasil sampai dan menebak gedung yang dituju, yaitu rektorat.
Kelemahan dari alat yang dibangun adalah akurasi yang kurang baik. Akurasi dari alat yang dibuat didasarkan dari tipe GPS yang digunakan dalam sistem ini, yaitu tipe navigasi sipil dimana ketelitian posisinya menurut datasheet yaitu 5-10 m, berbeda dengan tipe navigasi militer yang memiliki ketelitian posisi dalam rentang 3-5 m. Lain lagi dengan tipe navigasi pemetaan yang sampai 1 m dan tipe geodetik yang sampai orde mm. Ketelitian dari masing-masing alat berbanding lurus dengan harga dimana dengan harga yang minim akurasi yang didapat juga semakin kecil [1].
Menurut hemat penulis, orde yang paling baik digunakan untuk pencarian gedung yaitu orde 1-2 m. Walaupun, dengan tipe receiver yang ada sekarang tidak terlalu buruk, karena batasan pada sistem yang dibangun dibatasi untuk pencarian target berupa gedung atau suatu tempat, yang mana rata-rata luas bangunan diatas 10 x 10 m. Selain dari akurasi receiver GPS yang rendah, pembatasan alat yang dibangun untuk pencarian gedung juga dipertimbangkan dari skala maksimum yang dapat ditinjau dari situs wikimapia yaitu sekitar 1 : 20 m. Pada skala ini 1 cm pada peta yang terlihat di situs wikimapia akan berarti pada kondisi nyata adalah 20 m. Sehingga sangat sulit untuk mendapatkan nilai dala orde 1-2 m. Dari pembahasan
diatas disimpulkan bahwa sistem ini memungkinkan pencarian gedung dan tempat yang luas dengan luas diatas 10 m2.
Dari alat yang dibangun juga dimungkinkan terjadinya cycle slips, karena alat yang dibangun ditempatkan pada kendaraan yang bergerak (sepeda motor) [1]. Hal ini disebabkan oleh ketidak-kontinyuan dalam jumlah penerimaan gelombang penuh dari suatu fase gelombang. Hal tersebut dapat mengganggu perhitungan yang telah dibuat pada mikrokontroler untuk menghitung jarak dan sudut yang dibentuk dari 2 titik, karena perhitungan dilakukan terhadap dua titik, yaitu suatu titik dengan titik sebelumnya.
Pada pengujian sudut yang dibentuk ketika dalam perjalanan, data yang didapat cukup baik. Akan tetapi, teramati adanya kesalahan ketika sedang dalam kondisi berbelok. Data yang baik digunakan dalam sistem ini adalah ketika kendaraan dalam keadaan lurus (tidak berbelok), karena data yang dimunculkan merupakan data perhitungan suatu titik dengan titik sebelumnya. Dengan kata lain, dari ketika pengambilan data sampai dimunculkan pada LCD ada jeda waktu yang tidak dapat diabaikan. Hal tersebut dapat dikoreksi dari sisi si pengguna, dengan memberikan pengertian bahwa sudut atau jarak yang dibentuk pada saat tertentu merupakan hasil dari perhitungan data sebelumnya.
4.5 HASIL PEMBUATAN ALAT
Gambar 4.10 Sistem GPS yang digunakan pada saat pengujian
5.1 KESIMPULAN
Dari hasil pengujian dikaitkan dengan permasalahan dan tujuan yang dilakukan secara umum, maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut :
Penentuan arah tanpa menggunakan kompas (hanya dengan GPS) berhasil dilakukan dengan menggunakan analisis vektor, hanya ketika bergerak.
Sistem yang dibuat mampu menunjukkan posisi target berupa gedung. Ketelitian sistem yang dibuat sekitar 10-15 m.
5.2 SARAN
Menggunakan modul GPS yang memiliki keakuratan yang lebih tinggi.
Ditambahan Kompas Magnetik yang dapat memberikan informasi arah walaupun dalam keadaan diam.
Ditambahkan GSM/GPRS sebagai komunikasi data yang dapat digunakan untuk keperluan pengiriman data lokasi dari dan ke server.
[1]. Abidin H.Z., 2007. Penentuan Posisi dengan GPS dan Aplikasinya. Cet. 3. Jakarta: Pradnya Paramita.
[2]. Misra P. and Per Enge. Global positioning system: Signals, Measurements
and Performance. ISBN:0-9709544-0-9. Massachussets:
Ganga-Jamnuna Press.
[3]. Scott pace, et all. The Global Positioning System: Assessing National Policies.
[4]. E. R. Huggins. 2000. Physics 2000. Etna : Moose Mountain Digital Press. [5]. Atmel. 2005. 8-Bit AVR Microcontroller ATmega32 Data Sheet. Atmel.
[6]. http://en.wikipedia.org/wiki/Geographic_coordinate_system. 12-04-2008. [7]. SIMCOM. 2005. SIM508 Hardware Specification. Version: 1.01. SIMCOM. [8]. Klaus Betke. 2001. The NMEA 0183 Protocol.
keypa d LCD Antar muka SIM508 Minsis Ke 12 V AKI Ke ground Antena GPS Rangkaian LM7805 ATmega 32 SIM508 ISP Dibalik (tampak bawah) Battere back up Dari atas ke bawah - VCC - Ground - Tx GPS
