8
BAB 2 LANDASAN TEORI
2.1
GPS (Global Positioning System) Pada awalnya, GPS dibentuk oleh konstelasi 24 satelit operasional. Konstelasi
ini, dikenal sebagai Initial Operational Capability (IOC), diselesaikan pada Juli 1993, namun pengumuman resminya dilakukan pada 8 Desember 1993. Tahun-tahun berikutnya satelit GPS mengalami penambahan dan pergantian baik karena satelit yang lama terlah rusak maupun untuk meningkatkan performa dari GPS itu sendiri. Sejauh ini tercatat 31 satelit GPS mengitari bumi, dengan satelit GPS yang terakhir kali
diluncurkan
(pada
16
Juli
2011)
yaitu
GPS
IIF
SV-2
(http://www.gps.gov/systems/gps/space/). Konstelasi GPS ditetapkan menjadi blokblok sebagai berikut:
Gambar 2.1 Konstelasi Satelit GPS (http://www.gps.gov/systems/gps/space/constellation.jpg)
9
-
GPS Blok IIA Blok IIA merupakan versi peningkatan dari satelit GPS Blok II yang
diluncurkan pada 1989-1990. Angka "II" menunjuk pada "generasi kedua" dari satelit GPS. Huruf "A" merupakan singkatan dari advanced. Seri prosuksi IIA dikembangkan oleh Rockwell International (sekarang menjadi Boeing), memiliki total produksi 19 satelit: Space Vehicle Number (SVN) 22 yang diluncurkan pada November 1990 sampai SVN-40, yang mana diluncurkan pada November 1997. Tercatat pada Juni 2012 tersisa 10 satelit dari blok ini yang masih tersisa di konstelasi. -
GPS Blok IIR Seri IIR diproduksi untuk menggantikan seri II/IIA yang perlahan mengalami
penurunan performa karena faktor usia. Huruf "R" pada IIR berarti replenishment. Seri ini dikembangkan oleh Lockhead Martin, terdiri dari total 13 satelit: SVN-41 sampai 47, SVN-51, SVN-54, SVN-56, dan SVN-59 sampai 61. Peluncuran pertama yang sukses adalah pada Juli 1997, dan yang terakhir pada November 2004. Tercatat pada Juni 2012 ada 12 satelit IIR dalam konstelasi GPS, membentuk "tulang punggung" dari GPS masa kini, bersama seri IIR(M). -
GPS Blok IIR(M) Seri
IIR(M) merupakan seri peningkatan
(upgrade) dari seri
IIR,
menyempurnakan "tulang punggung" dari konstelasi GPS masa kini. Huruf "M" disini berarti modernized, mengacu kepada sinyal GPS militer dan sipil yang dibekali pada perangkat angkasa luar generasi sekarang.
10
Dikembangkan oleh Lockhead Martin, ada 8 satelit IIR(M): SVN-48 sampai SVN-50, SVN-52, SVN-53, SVN-55, SVN-57, dan SVN-58. Seri IIR(M) pertama diluncurkan pada September 2005, dan seri terakhirnya pada Agustus 2009. Tercatat Juni 2012 ada 7 satelit IIR(M) yang dinyatakan sehat dalam konstelasi GPS, dan SVN-49 dinyatakan "unusable". -
GPS Blok IIF Seri IIF memusatkan pada kemampuan seri IIR(M) dengan penambahan pada
sinyal untuk sipil pada frekuensi yang diproteksi untuk keamanan transportasi. Huruf "F" disini berarti follow-on. Dibandingkan dengan generasi sebelumnya, satelit GPS IIF memiliki jangka waktu hidup yang lebih lama, tingkat akurasi, sinyal dan kualitas yang lebih tinggi. Seri yang dikembangkan oleh Boeing ini memiliki total 12 satelit: SVN-62 sampai 73. Satelit IIF pertama diluncurkan pada Mei 2010. Tercatat Juni 2012, ada 2 satelit IIF yang aktif di konstelasi GPS. 2.1.1
Segmen-segmen GPS Menurut Ahmed El-Rabbany (Introduction to GPS, 2002), GPS terdiri
atas tiga segmen yaitu space segment, control segment, user segment, berikut ini adalah penjelasannya:
11
1. Space Segment Space segment terdiri atas konstelasi 24 satelit. Masing-masing satelit mengirimkan sebuah sinyal, yang memiliki sejumlah komponen: dua buah gelombang sinus (yang juga dikenal sebagai carrier frequency / frekuensi pembawa), dua kode digital, dan sebuah pesan navigasi. Pesan kode dan navigasi ditambahkan ke dalam pembawa sebagai modulasi dua fasa biner. Pembawa dan kode digunakan terutama untuk menentukan jarak dari receiver pengguna sampai ke satelit GPS. Pesan nagivasi berisi koordinat (lokasi) satelit sebagai fungsi waktu bersama dengan informasi-informasi lain.
2. Control Segment Segmen kontrol dari sistem GPS terdiri atas jaringan lima stasiun pemantau di seluruh pelosok dunia, dengan stasiun kontrol utama (master control station / MCS) berlokasi di dekat Colorado Springs, Colorado, Amerika Serikat. Tugas utama segmen kontrol operasional adalah menjejaki satelit GPS dengan tujuan untuk menentukan dan memprediksikan lokasi satelit, integritas sistem, jam atom satelit, data atmosfer, perkiraan satelit, dan pertimbangan-pertimbangan lain. Informasi ini kemudian digabungkan dan diupload ke satelit GPS melalui jalur S-band.
12
3. User Segment User segment mencakup semua pengguna militer dan sipil. Dengan sebuah penerima GPS yang terhubung dengan antena GPS, seorang pengguna dapat menerima sinyal GPS, yang dapat digunakan untuk menentukan posisi pengguna tersebut di manapun di bumi. Saat ini GPS tersedia bagi siapapun di seluruh dunia tanpa biaya apapun.
2.1.2
Cara Kerja GPS Secara teoritis, GPS bekerja dengan cara mengumpulkan data dari
minimal 3 satelit, masing-masing mengenai jarak dari sebuah titik di bumi (GPS receiver) bersamaan dengan lokasi satelit tersebut. Dari semua data itu, lokasi titik (GPS receiver) dapat ditentukan dengan cara menerapkan konsep triangulasi. Dalam hal ini, alat penerima akan berada pada titik potong tiga bidang bola; masing-masing dengan radius sebesar jarak alat penerima ke satelit, dengan satelit itu sebagai pusat bola. Dengan demikian, posisi titik itu dapat diketahui. Pada praktiknya, satelit keempat dibutuhkan untuk perhitungan sinkronisasi clock dari penerima GPS. Akurasi yang diperoleh dengan metode ini terbatas pada 100 meter untuk komponen horizontal, 156 meter untuk vertikal, dan 340 nanodetik untuk komponen waktu, semua pada tingkat probabilitas sebesar 95% (Ahmed El-Rabbany, 2002). Tingkat keakuratan yang rendah ini diakibatkan oleh teknik selective availability, yaitu teknik
13
yang digunakan untuk menurunkan akurasi posisi waktu nyata independen bagi pengguna yang tak berhak. Dengan keputusan pemerintah Amerika Serikat tanggal 1 Mei 2000 untuk penghentian selective availability, akurasi horizontal dapat naik menjadi 22 meter (dengan tingkat probabilitas 95%). Untuk lebih lagi meningkatkan akurasi GPS, digunakan metode diferensial, yang menggunakan dua alat penerima bersamaan. Dalam kasus ini, tingkat keakuratan yang diperoleh mencapai beberapa meter saja.
2.1.3
Format Data Keluaran GPS Perusahaan-perusahaan pembuat GPS memiliki formatnya masing-
masing untuk menyimpan hasil pengukuran GPS, sehingga sulit untuk menggabungkan data dari alat GPS yang berbeda (Ahmed El-Rabbany, Introduction to GPS, 2002, p101). Masalah yang mirip terjadi saat ingin melakukan antarmuka terhadap berbagai alat yang berbeda, termasuk sistem GPS. Untuk mengatasi masalah ini, banyak peneliti yang membuat format standar untuk berbagai keperluan penggunanya. Format standar yang banyak digunakan saat ini ada empat, yaitu:
1. RINEX RINEX dibuat oleh sekelompok peneliti untuk mengatasi kesulitan mengkombinasikan data biner dari penerima GPS yang berbeda. Data RINEX merupakan format standar ASCII, sehingga meskipun memakan tempat yang
14
lebih banyak dalam penyimpanannya namun hal itu juga berarti fleksibilitas dalam distribusi.
2. NGS-SP3 NGS-SP3 dibangun oleh U.S. NGS yang merupakan akronim dari Standard Product #3, yang datanya berupa dokumen ASCII yang berisi data orbital yang presisi dan koreksi clock satelit yang bersangkutan.
3. RTCM SC-104 untuk Layanan DGPS Format ini merupakan format standar industri untuk mengirimkan koreksi waktu nyata DGPS yang diajukan oleh Radio Technical Commission for Maritime Services untuk memastikan operasi yang efisien dan koreksi pseudorange.
4. NMEA 0183 NMEA merupakan akronim dari National Marine Electronics Association, yang formatnya diadopsi sebagai format untuk antarmuka alatalat elektronik kelautan. Format ini juga menggunakan data dalam format ASCII. Standar format NMEA merupakan format ASCII yang dikirim dengan kecepatan 4800 bps. Aliran data dapat berupa informasi mengenai posisi, data faktual hasil pengukuran, kedalaman air, dan variabel-variabel lain. Data ini
15
dikirim dalam bentuk kalimat-kalimat; masing-masing dimulai dengan sebuah tanda dollar “$” dan diakhiri dengan
. Berikut ini adalah penjelasan mengenai beberapa kalimat yang sering digunakan dalam format NMEA:
1. RMB (Recommended Minimum Navigation Information) RMB adalah kalimat “rekomendasi navigasi minimum”, dan dikirim setiap kali sebuah rute atau sebuah goto (seperti misalnya menetapkan tujuan (waypoint)) diaktifkan. Beberapa sistem di-set untuk mengirimkan kalimat ini sepanjang waktu, mengirimkan data null jika tidak ada goto yang dipilih, sementara pada sistem lain hanya mengirimkannya saat diperlukan. Format kalimatnya adalah: $GPRMB,A,x.x,a,c--c,d-d,llll.ll,e,yyyyy.yy,f,g.g,h.h,i.i,j*kk Di mana RMB : Informasi rekomendasi navigasi minimum A : Status data (A = Active, V = Void) x.x : Cross-track error (diukur dalam mil laut, nilai maksimumnya 9.99) a : Arah kemudi untuk memperbaiki cross-track error (L = Left, R = Right) c--c : Nomor identitas waypoint asli d--d : Nomor identitas waypoint tujuan llll.ll : Garis lintang (latitude) waypoint tujuan e : N (North) atau S (South) untuk latitude
16
yyyyy.yy : Garis bujur (longitude) waypoint tujuan f : E (East) atau W (West) untuk longitude g.g : Jarak ke tujuan (diukur dalam mil laut, nilai maksimumnya 999.9) h.h : Arah untuk sampai ke tujuan, dalam derajat j : Status kedatangan (A = arrived, V = not arrived)
2. RMC (Recommended Minimum Specific GPS/TRANSIT Data) Kalimat RMC merupakan data ekuivalen NMEA untuk PVT (Position, Velocity, Time yaitu Posisi, Kecepatan, Waktu). Format kalimatnya adalah: $GPRMC,hhmmss.ss,A,llll.ll,e,yyyyy.yy,f,x.x,y.y,ddmmyy,z. z,a*hh Di mana RMC : Recommended Minimum Sentence C hhmmss.ss : Waktu saat pemosisian, dalam UTC (Universal Time Coordinated) A : Status data (A = Active, V = Void) llll.ll : Garis lintang (latitude) waypoint tujuan e : N (North) atau S (South) untuk latitude yyyyy.yy : Garis bujur (longitude) waypoint tujuan f : E (East) atau W (West) untuk longitude x.x : Kecepatan terhadap tanah pantauan (dalam mil laut) y.y : Sudut penjejakan yang dipantau (dalam derajat) ddmmyy : Tanggal UT (Universal Time)
17
z.z : Variasi magnetik a : E (East) atau W (West) untuk variasi magnetik *hh : Checksum
3. GGA (Global Positioning System Fix Data) Kalimat GGA menyediakan lokasi 3 dimensi dan data keakuratan. Format kalimatnya adalah: $GPGGA,hhmmss.ss,llll.ll,e,yyyyy.yy,f,a,bb,x.x,y.y,M,z.z, M,s.s,####*hh Di mana GGA : Global Positioning System Fix Data hhmmss.ss : Waktu saat pemosisian, dalam UTC (Universal Time Coordinated) llll.ll : Garis lintang (latitude) waypoint tujuan e : N (North) atau S (South) untuk latitude yyyyy.yy : Garis bujur (longitude) waypoint tujuan f : E (East) atau W (West) untuk longitude 1 : Kualitas pemosisian GPS 0 = invalid 1 = Pemosisian GPS (SPS) 2 = Pemosisian DGPS 3 = Pemosisian PPS (Precise Positioning Service) 4 = RTK (Real Time Kinematic)
18
5 = Float RTK 6 = Perkiraan (dead reckoning/perhitungan mati) 7 = Input secara manual 8 = Mode simulasi bb : Jumlah satelit yang digunakan untuk menjejaki x.x : Kesalahan horizontal (dilusi atau presisi) y.y,M : Ketinggian antena (dalam meter) z.z,M : Ketinggian geoid (permukaan air laut rata-rata), dalam meter s.s : Waktu (dalam detik) sejak update terakhir #### : Identitas stasiun DGPS *hh : Checksum
4. VTG (Actual Track Made Good and Speed Over Ground) Kalimat ini menyediakan informasi kecepatan terpantau $GPVTG,t,T,?,??,s.ss,N,S.SS,K*hh Di mana VTG : Track kecepatan di darat t : Penjejakan sebenarnya T : Teks yang sudah pasti (tetap) ini mengindikasikan bahwa penjejakan yang dipantau relatif terhadap utara ? : tidak digunakan ?? : tidak digunakan s.ss : Kecepatan terhadap tanah (dihitung dalam mil laut)
19
N : Teks yang sudah pasti (tetap) ini mengindikasikan bahwa kecepatan terhadap tanah adalah dalam knot S.SS : Kecepatan terhadap tanah (dihitung dalam kilometer per jam) K : Teks yang sudah pasti (tetap) ini mengindikasikan bahwa kecepatan terhadap tanah adalah dalam kilometer per jam *hh : Checksum
5. RMA (Navigation Data from Present Position) Kalimat ini menyediakan data navigasi berdasarkan posisi sekarang, format kalimatnya adalah: $GPRMA,A,llll.ll,e,yyyyy.yy,f,?,??,s.ss,ccc,zz.z,a*hh Di mana RMA : Data navigasi posisi sekarang A : Status data (A = Active, V = Void) llll.ll : Garis lintang (latitude) waypoint tujuan e : N (North) atau S (South) untuk latitude yyyyy.yy : Garis bujur (longitude) waypoint tujuan f : E (East) atau W (West) untuk longitude ? : tidak digunakan ?? : tidak digunakan s.ss : Kecepatan terhadap tanah (diukur dalam mil laut) ccc : Arah terhadap daratan zz.z : Variasi magnetik (variasi ke Timur dikurangi dari arah sesungguhnya)
20
a : E (East) atau W (West) untuk variasi magnetik *hh : Checksum
6. GSA (GPS DoP and Active Satellites) Kalimat ini menyediakan informasi terinci pada pemosisian oleh satelit. Dalam kalimat ini juga terdapat jumlah satelit yang digunakan dalam solusi saat ini dan DoP (Dilution of Precision/Dilusi Keakuratan) yaitu indikasi efek geometri satelit terhadap keakuratan pemosisian. DoP tidak memiliki satuan pengukuran – namun semakin kecil nilainya semakin baik. Format kalimat GSA adalah: $GPGSA,A,B,x1,x2,x3,x4,x5,x6,x6,x8,x9,x10,x11,x12,x,y,z*h h Di mana GSA : DoP dan satelit aktif A : Mode pemosisian M = Manual (di mana alat penerima dipaksa untuk bekerja pada 2 dimensi atau 3 dimensi) A = Automatic (otomatis) 3 : Mode pemosisian 1 = Pemosisian tidak dimungkinkan 2 = 2 dimensi 3 = 3 dimensi x1-x12 : ID dari masing-masing satelit (SV) yang digunakan untuk pemosisian
21
x : Dilusi keakuratan posisi y : Dilusi keakuratan horizontal z : Dilusi keakuratan vertikal *hh : Checksum
7. GSV (Satellites in View Data) Kalimat
NMEA
ini
adalah
yang
paling
informatif
dimana
menunjukkan data tentang satelit bahwa satelit tersebut mungkin mampu mencari berdasarkan viewing mask dan almanac data. GSV juga menunjukkan kemampuan unit saat ini untuk menjejaki data ini. Sebuah kalimat GSV dapat menyediakan data hingga empat buah satelit, sehingga mungkin diperlukan tiga buah kalimat GSV untuk memperoleh informasi lengkap. Untuk semua kalimat satelit GSV tidak perlu tampil secara berurutan. Pada GSV juga terdapat informasi SNR (Signal-to-Noise Ratio) yang merupakan indikator kekuatan sinyal. Menurut standar NMEA, range SNR adalah 0 sampai 99 dB, jangkauan yang biasa bekerja pada GPS adalah 25-35 dB. Format kalimat GSV adalah: $GPGSV,A,B,C,D1,E1,Az1,SNR1,D2,E2,Az2,SNR2,D3,E3,Az3,SNR3 ,D4,E4,Az4,SNR4*hh Di mana GSV : Satelite in View A : Jumlah kalimat yang dibutuhkan untuk menampung data semua SV yang sedang dilihat
22
B : Nomor kalimat C : Jumlah total satelit yang dilihat D1-D4 : Nomor PRN (Pseudo Random Number) satelit E1-E4 : Sudut elevasi (dalam derajat, nilai maksimumnya 90) Az1-Az4 : Sudut azimuth (dalam derajat dari utara, nilainya 000 sampai 359) SNR1-SNR4 : Nilai SNR (Signal-to Noise Ratio), semakin besar nilainya semakin baik sinyalnya *hh : Checksum (Kathie Kingsley-Hughes, Hacking GPS, 2005, p199-p202)
2.1.4
Sistem Koordinat GPS
1. Macam Penulisan Koordinat Koordinat Geografi diukur dalam lintang dan bujur dalam besaran derajad desimal, derajad menit desimal, atau derajad menit detik (Winardi, Penentuan Posisi Dengan GPS Untuk Survei Terumbu Karang, p2). Lintang diukur terhadap ekuator sebagai titik NOL (0o sampai 90o positif kearah utara dan 0o sampai 90o kearah selatan). Bujur diukur berdasarkan titik NOL di greenwich (0o sampai 180o kearah timur dan 0o sampai 180o kearah barat. Format koordinat di bawah ini dapat dipakai dan memiliki makna yang senada: •
40:26:46N,79:56:55W
23
•
40:26:46.302N 79:56:55.903W
•
40°26′47″N 79°58′36″W
•
40d 26′ 47″ N 79d 58′ 36″ W
•
40.446195N 79.948862W
•
40.446195, -79.948862
•
40° 26.7717, -79° 56.93172
Dari berbagai format penulisan koordinat, ada tiga macam format koordinat yang dipakai pada GPS sebagai titik penentu lokasi suatu area, yakni: 1. Koordinat yang mengandung derajat (degree), menit (minutes), dan detik (seconds), disebut juga DMS. Format: derajat menit detik koma detik (dd mm ss.ss) Contoh: 40:26:46.302N 79:56:55.903W Arti:
Pada Lintang Utara (Latitude North) 40 derajat 26 menit 46,302 detik Pada Bujur Barat (Longitude West) 79 derajat 56 menit 55,903 detik
2. Koordinat yang mengandung derajat (degree) dan menit (minutes), disebut juga MinDec. Format: derajat menit koma menit (dd mm.mmmm) Contoh: 76° 77.4564, -54° 34.5657 Ketentuan: Pada kasus dimana tidak ada keterangan lintang dan bujur, maka:
24
1. Kumpulan karakter pertama adalah LINTANG (Latitude), sedangkan di belakangnya adalah BUJUR (Longitude) 2. Pada Latitude, tanda ”-” menyatakan Selatan/South, dan pada Longitude tanda “-“ mewakili Barat / West Jadi format pada contoh diatas berarti: Pada Lintang Utara 76 derajat 77,4564 menit Pada Bujur Barat 54 derajat 34,5657 menit
3. Koordinat yang mengandung derajat saja (DegDec) Format: derajat koma derajat (dd.dddddd) Contoh: -06.257508 , 106.745980 Arti:
Pada Lintang Selatan 6, 257508 derajat Pada Bujur Timur 106,745980 derajat
25
2. Konversi Koordinat DMS – DegDec Contoh kasus: W87°43′41″ 1. Hitung total detiknya 43′41″ = 43 menit 41 detik = (43*60 + 41) detik = 2621 detik 2. Bagian di belakang koma (bagian pecahan) adalah total detik dibagi 3600 2621 / 3600 = ~0.728056 3. Tambahkan bagian pecahan ke bagian derajat utuh 87+0.728056 = 87.728056 4. Karena arah koordinat adalah barat, maka beri tanda negatif di depan 5. Hasil akhirnya adalah -87.728056
MinDec – DegDec Contoh kasus: 79°56.93172W 1. Angka derajat tidak berubah (79) 2. Derajat desimal dari DegDec adalah desimal menit dibagi 60 56.93172 / 60 = 0.948862 3. Jumlahkan angka bulat derajat dengan desimal derajat 79+0.948862 = 79.948862 4. Karena arah barat (west) maka diberi tanda negatif di depan Hasil akhir = -79.948862
DegDec – DMS
26
Contoh kasus: -06.745980 1. Hilangkan tanda minus dan pecahan, ambil angka bulat sebagai derajat. -06.745980 menjadi 06 saja (6 derajat) 2. Kalikan angka pecahan dengan 60 dan ambil angka bulatnya sebagai menit 0.745980*60 = 44.7588 menjadi 44 saja (44 menit) 3. Kalikan sisa pecahan yang didapat dengan 60 untuk memperoleh hasil detik 0.7588*60 = 45.528 = ~45 menjadi 45 saja (45 detik) 4. Beri tanda sesuai arah dan tipe koordinat (lintang atau bujur, - atau +) Di soal tertera “-“ maka pilihan ada 2 yaitu selatan (S) atau barat (W) maka jawaban yang mungkin adalah S06°44′45″ atau W06°44′45″
2.1.5
Great Circle Distance Menurut R.W. Sinnott ("Virtues of the Haversine", Sky and Telescope,
vol. 68, no. 2, 1984, p.159), Great circle distance adalah jarak terpendek antara kedua titik pada permukaan sphere yang dihitung sepanjang atas permukaan sphere. Karena permukaan bumi hampir berbentuk mendekati sphere, maka persamaan rumus dari great circle distance sangat penting untuk aplikasi navigasi. Ada beberapa metode yang bisa digunakan untuk menghitung greatest distance antara 2 titik di bumi diantaranya:
1. Rumus Haversine
27
yaitu rumus yang digunakan untuk menghitung jarak antara dua titik dengan mengabaikan bukit. Rumus Haversine: R = radius bumi (radius = 6,371km) c = jarak angular a = ¼ dari ½ jarak seluruhnya antara 2 titik ∆lat = lat2− lat1 ∆long = long2− long1 a = sin²(∆lat/2) + cos(lat1).cos(lat2).sin²(∆long/2) c = 2.atan2(√a, √(1−a)) d = R.c
2. Rumus Vincenty Rumus ini ditemukan oleh Thaddeus Vincenty, yang menghitung jarak antara 2 titik di bumi dengan menggunakan model ellipsoidal dari bumi yang akurat. Rumus Vincenty memiliki tingkat keakuratan sampai 0.5 mm dengan model ellipsoid yang digunakan. Model ellipsoid yang biasa digunakan adalah model ellipsoid bernama WGS-84 yang umum digunakan secara global. Dengan nilai: a, b = axis mayor dan minor dari ellipsoid a = 6,378,137 m (±2 m) b = 6,356,752.314245 m
28
f = 1 / 298.257223563 f = perataan (a−b)/a Rumus persamaan yang digunakan adalah sebagai berikut: φ1, φ2 = perhitungan garis bujur L = selisih garis lintang U1 = atan((1−f).tanφ1) (U adalah ‘latitude yang disederhanakan’) U2 = atan((1−f).tanφ2) λ = L(persamaan pertama) Pada akhir persamaaan diatas,nilai dari λ akan diiterasikan sampai mencapai kondisi nilai dari λ = 0.06 mm. Awal iterasi: sinσ = √[ (cosU2.sinλ)² + (cosU1.sinU2 − sinU1.cosU2.cosλ)² ] cosσ = sinU1.sinU2 + cosU1.cosU2.cosλ σ = atan2(sinσ, cosσ) sinα = cosU1.cosU2.sinλ / sinσ cos²α=1−sin²α(trig identity; §6)cos2σm = cos σ − 2.sinU1.sinU2/cos²α C = f/16.cos²α.[4+f.(4−3.cos²α)] λ′=L + (1−C).f.sinα.{σ+C.sinσ.[cos2σm+C.cosσ.(−1+2.cos²2σm)]} Akhir iterasi u² = cos²α.(a²−b²)/b² A = 1+u²/16384.{4096+u².[−768+u².(320−175.u²)]} B = u²/1024.{256+u².[−128+u².(74−47.u²)]}
29
∆σ= B.sinσ.{cos2σm+B/4.[cosσ.(−1+2.cos²2σm) − B/6.cos2σm.(−3+4.sin²σ).(−3+4.cos²2σm)]} s = b.A.(σ−∆σ) α1 = atan2(cosU2.sinλ, cosU1.sinU2 − sinU1.cosU2.cosλ) α2 = atan2(cosU1.sinλ, −sinU1.cosU2 + cosU1.sinU2.cosλ) 2.2
Java-Eclipse
Gambar 2.2 Logo Eclipse Menurut Meera Ghumalia (2010, p9) Eclipse adalah sebuah IDE (Integrated Development Environment) untuk mengembangkan perangkat lunak dan dapat dijalankan di semua platform (platform-independent). Sifat-sifat dari Eclipse : •
Multi-platform: Target sistem operasi Eclipse adalah Microsoft Windows, Linux, Solaris, AIX, HP-UX dan Mac OS X.
30
•
Multi-language: Eclipse dikembangkan dengan bahasa pemrograman Java, akan tetapi Eclipse mendukung pengembangan aplikasi berbasis bahasa pemrograman lainnya, seperti C/C++, Cobol, Python, Perl, PHP, dan lain sebagainya.
•
Multi-role: Selain sebagai IDE untuk pengembangan aplikasi, Eclipse pun bisa digunakan untuk aktivitas dalam siklus pengembangan perangkat lunak, seperti dokumentasi, test perangkat lunak, pengembangan web, dan lain sebagainya. Eclipse pada saat ini merupakan salah satu IDE favorit dikarenakan gratis dan
open source, yang berarti setiap orang boleh melihat kode pemrograman perangkat lunak ini. Selain itu, kelebihan dari Eclipse yang membuatnya populer adalah kemampuannya untuk dapat dikembangkan oleh pengguna dengan komponen yang dinamakan plug-in.
31
2.3
Google Maps
Gambar 2.3 Logo Google Maps Google Maps adalah sebuah jasa peta globe virtual gratis dan online disediakan oleh Google. Google Maps dapat dipakai di sistem Android dengan 2 metode: •
User mengakses melalui browser di http://maps.google.com
•
Aplikasi akses melalui Google Maps API. (Edy Winarno ST, M. Eng, Ali Zaki, & SmitDev Community, Hacking & Programming dengan Android SDK untuk Advanced, p213)
2.3.1
Google Maps API (Application Programming Interface) Google Maps API merupakan aplikasi interface yang dapat diakses
lewat javascript agar Google Map dapat ditampilkan pada halaman web atau aplikasi mobile. Untuk dapat mengakses Google Map, user harus melakukan pendaftaran API Key terlebih dahulu dengan data pendaftaran berupa nama domain
web
atau
aplikasi
http://code.google.com/apis/maps/signup.html
yang
akan
dibuat
di
32
Menurut Amri Shodiq (Tutorial Dasar Pemrograman Google Maps API, p2), versi terakhir (latest) dari Google API (versi 3) tampil lebih cepat dari versi sebelumnya, terutama untuk browser ponsel. Hal ini makin memudahkan user untuk membuat aplikasi pada perangkat mobile semisal Android smartphone.
2.4
Android
Gambar 2.4 Logo Android 2.4.1
Sejarah Android Menurut Hermawan (2011, p2-4), Android merupakan sistem operasi
yang dikembangkan untuk perangkat mobile berbasis Linux. Pada awalnya sistem operasi ini dikembangkan oleh Android, Inc. yang kemudian dibeli oleh Google pada tahun 2005. Berikut ini adalah sistem operasi Android yang telah dirilis:
33
1. Android versi 1.1 Pada 9 maret 2009, Google merilis Android versi 1.1. Versi ini dilengkapi dengan pembaruan pada aplikasi, jam alarm, voice search, pengiriman pesan melalui Gmail dan pemberitahuan e-mail.
2. Android versi 1.5 (Cupcake) Terdapat beberapa pembaruan, termasuk juga penambahan fitur dalam versi ini, yaitu kemampuan merekam dan menonton video dengan modus kamera, dukungan Bluetooth A2DP, kemampuan terhubung secara otomatis ke headset Bluetooth, animasi layar, dan keyboard pada layar yang dapat disesuaikan dengan sistem. Dirilis pada pertengahan Mei 2009.
3. Android versi 1.6 (Donut) Dirilis pada September 2009 dengan menampilkan proses pencarian yan lebih baik dibanding sebelumnya, penggunaan baterai indikator dan kontrol applet VPN. Fitur lainnya adalah galeri yang memungkinkan pengguna untuk memilih foto yang akan dihapus, kamera, camcorder dan galeri yang diintegrasikan, CDMA/EVDO, VPN, Gestures dan Text-tospeech engine, kemampuan dial kontak dan pengadaan resolusi WVGA.
34
4. Android versi 2.0/2.1 (Eclair) Android versi ini diluncurkan pada 3 desember 2009. Dilakukan perubahan, yaitu pengoptimalan hardware, perubahan User Interface (UI) dengan browser baru dengan dukungan HTML.5, daftar kontak yang baru, peningkatan Google Maps 3.1.2. Dukungan flash untuk kamera 2MP, digital zoom dan Bluetooth 2.1.
5. Android versi 2.2 (Froyo) Pada 20 mei 2010 kembali diluncurkan ponsel Android dengan versi 2.2 (Froyo). Perubahan yang dilakukan meliputi optimasi kecepatan, memori, dan kinerja sistem operasi secara keseluruhan, dukungan untuk menginstal aplikasi pada memori eksternal, dukungan Adobe Flash 10.1 serta fungsi USB tethering maupun Wi-Fi hotspot. Di versi sudah mendukung fitur multi-touch, di mana sistem dapat menerima masukan aksi lebih dari satu posisi pada layar.
6. Android versi 2.3 (Gingerbread) Pada 1 desember 2010, Google kembali meluncurkan versi terbaru dari Android yaitu versi 2.3 (Gingerbread). Pada versi ini terdapat peningkatan manajemen daya, kontrol melalui aplikasi, penggunaan multiple kamera, peningkatan performa serta penambahan sensor seperti gyroscope.
7. Android versi 3.0/3.1 (Honeycomb)
35
Versi ini berbeda dengan versi-versi sebelumnya. Versi ini dirancang khusus untuk PC Tablet sehingga memiliki User Interface yang berbeda dan mendukung ukuran layar yang lebih besar. Selain itu pada versi ini memungkinkan penggunaan multiprosesor dan akselerasi perangkat keras untuk grafis. SDK versi pertama diluncurkan Februari 2011.
8. Android versi 4.0 (ICS: Ice Cream Sandwich) Diumumkan pada tanggal 19 Oktober 2011, membawa fitur Honeycomb untuk smartphone dan menambahkan fitur baru, semisal membuka kunci dengan pengenalan wajah, pengendalian paket data, dan fasilitas transfer data secara langsung antar perangkat dengan teknologi NFC (Near Field Communication).
9. Android versi 4.1 (JellyBean) Pada 27 Juni 2012, Google mengumumkan peluncuran Android 4.1 ini dalam Konferensi I/O Google (Google I/O Conference). Berbasiskan Linux Kernel 3.1.10, JellyBean berfokus pada update dengan tujuan utama meningkatkan user interface, dalam hal fungsionalitas dan performa.
2.4.2
Keuntungan Android Menurut Hermawan (2011, p7-8), keuntungan dari Android adalah
terdapat SDK (Software Development Kit) beserta juga emulator yang tidak memerlukan biaya lisensi untuk mendapatkan dan menggunakannya.
36
Pengembang juga tidak memerlukan sertifikasi untuk dapat membuat, menyebar atau pun menjual aplikasi melalui Market. Selain itu juga terdapat pertukaran data dan komunikasi antar proses, semua aplikasi adalah sama. Terdapat servis dari aplikasi yang berjalan di background, serta dukungan Google Maps.
2.4.3
Arsitektur Android
Gambar Error! No text of specified style in document.2.5 Overview dari Arsitektur Android (Zechner, 2011, p8)
Berikut ini merupakan penjelasan arsitektur Android:
37
a. Application: lapisan ini adalah lapisan aplikasi, serangkaian aplikasi terdapat
pada
perangkat
mobile.
Aplikasi
ditulis
dalam
bahas
pemrograman Java. b. Application Framework: arsitektur ini di rancang untuk menyederhanakan penggunaan kembali komponen. Aplikasi apapun dapat mempublikasikan kemampuan dan aplikasi lain dapat menggunakan kemampuan mereka sesuai batasan keamanan. c. Libraries: suatu set libraries dalam bahasa pemrograman C/C++ yang digunakan oleh komponen pada sistem Android. d. Android Runtime: suatu set library inti yang menyediakan sebagian besar fungsi yang tersedia di libraries inti dari bahasa pemrograman Java. Setiap aplikasi berjalan sebagai proses sendiri pada Dalvik Virtual Machine. e. Linux Kernel: Android bergantung pada Linux Kernel 2.6 untuk layanan sistem inti seperti keamanan, manajemen memori, manajemen proses, network stack dan model driver. Kernel bertindak sebagai lapisan antar hardware dengan seluruh software.
2.4.4
Android Framework
Menurut Mario Zechner (2011, p7) sisi Android yang berhadapan dengan developer adalah sebuah platform yang mengabstraksi bagian pokok kernel Linux dan diprogram melalui Java. Dari pandangan high-level, Android memiliki beberapa fitur yang baik :
38
a. Sebuah application-framework yang menyediakan kumpulan API yang kaya untuk menciptakan berbagai macam jenis aplikasi. Hal itu juga memungkinkan penggunaan kembali dan penggantian komponenkomponen yang disediakan oleh platform dan aplikasi pihak ketiga. b. Dalvik virtual machine, yang bertanggung jawab menjalankan aplikasiaplikasi pada Android. c. Sekumpulan graphic library untuk pemrograman 2D dan 3D. d. Media support untuk format audio, video, dan gambar umum seperti Ogg Vorbis, MP3, MPEG-4, H.264, dan PNG. e. API untuk mengakses komponen peripheral seperti kamera, Global Positioning System (GPS), kompas, accelerometer, layar sentuh, trackball, dan keyboard. 2.5
GPS Tracking System 2.5.1
Definisi Sebuah unit pelacak GPS merupakan alat yang menggunakan GPS
untuk menentukan lokasi pasti dari kendaraan, orang, maupun benda lain yang padanya terdapat alat pelacak tersebut untuk merekam posisi target dalam interval waktu tertentu. (Bonrix Software Systems: Introduction to GPS Based Vehicle and Person tracking System) Data lokasi yang terekam dapat disimpan di dalam alat pelacak itu sendiri, dapat pula dikirim ke database tertentu, atau komputer yang terhubung dengan internet, melalui ponsel (GPRS), radio, maupun modem satelit yang terdapat padanya. Hal ini memungkinkan lokasi target ditampilkan ke sistem
39
peta baik secara realtime
maupun untuk analisa di lain waktu, melalui
perangkat lunak yang telah disediakan.
2.5.2
GPS Tracker Sebuah unit pelacak GPS atau GPS tracker merupakan alat yang
menggunakan GPS untuk menentukan lokasi pasti dari kendaraan, orang, maupun benda lain yang padanya terdapat alat pelacak tersebut untuk merekam posisi target dalam interval waktu tertentu.
2.5.2.1 Jenis GPS Tracker Personal Tracker
Gambar 2.6 Contoh personal tracker Tidak ada pembatasan penggunaanya, namun personal tracker lebih cocok digunakan sebagai alat tracking bagi orang atau binatang kesayangan karena alat ini berukuran mini ringan bahkan ada yang dipasang sebagai mainan kunci. Tidak ada instalasi karena beroperasi dengan sumber tenaga baterai internal, hanya dipegang atau ditaruh
40
dalam tas namun tetap bisa digunakan untuk tracking kendaraan dengan meletakannya di dalam kendaraan.
Vehicle Tracker
Gambar 2.7 Contoh vehicle tracker Jenis ini sudah dirancang untuk tracking kendaraan. Harus di install pada kendaraan sesuai spesifikasi GPS tracker yang digunakan. Instalasi dibuat tertutup atau tersembunyi agar tidak diketahui atau tidak mudah dilumpuhkan sistemnya oleh pencuri atau pihak yang tidak
berwenang
(hidden
installation).
Beroperasi
dengan
menggunakan sumber arus dari aki kendaraan. Baterai internal hanya sebagai backup bila catu daya dilepas. Bisa di integrasikan dengan sistem kendaraan seperti starter dan central lock. Untuk tipe tertentu dilengkapi dengan pressure sensor untuk dipasang dibawah jok supir. Dengan fitur ini alat akan mengetahui ada atau tidaknya orang yang
41
duduk di jok supir. Masih banyak lagi fitur lain untuk mendukung kebutuhan melacak dan mengamankan kendaraan.
Fleet Management GPS Tracker
Gambar 2.8 Contoh fleet management GPS tracker
Fleet management GPS Tracker adalah Vehicle GPS Tracker yang diinterintegrasikan dengan management system beberapa kendaran seperti taksi atau armada angkutan dengan unit kendaraan yang banyak dan beroperasi sekaligus dibawah satu manajemen Alat ini dipasang dengan sistem open installation.
2.5.2.2 Harga GPS Tracker Harga sangat tergantung pada tipe dan merek, mulai dari $30 bahkan sampai $200. Untuk merek tertentu dapat dikenakan biaya bulanan untuk layanan server, namun tersedia GPS tracker bebas abonemen sehingga user hanya tinggal mengaktifkan kartu SIM di
42
GPS tracker dan menjaga agar tetap dalam masa aktif dan tersedia pulsa yang cukup untuk mengirim informasi berupa SMS dan GPRS ke HP atau ke laptop/pc/smartphone untuk keperluan pelacakan. GPS tracker dengan budget rendah ($30) memiliki kekurang akuratan
pada
sistem
pemposisiannya.
Hal
ini
dikarenakan
keterbatasan hardware pada GPS tracker itu sendiri yang memang disesain secara low-cost. Untuk memperoleh akurasi tinggi dalam pengambilan informasi posisi dapat menggunakan Kalman Filter sebagai salah satu upaya.
2.6
Kalman Filter Kalman Filter, yang juga dikenal sebagai Linear Quadratic Estimation (LQE), merupakan sebuah algoritma filter yang cukup terkenal dan dipakai di banyak
bidang,
termasuk
navigasi.
Kalman
Filter
bekerja
dengan
mengestimasi state dari output / sensor plant yang kotor oleh noise dengan cara meminimalisasi mean kuadrat eror. (Prediksi Curah Hujan Bulanan Menggunakan Metode Kalman Filter dengan Prediktor SST NINO 3.4 Diprediksi, Puslitbang BMKG, p107) Secara teori Kalman Filter mempunyai dua tahapan yang berbeda yaitu Predict
dan
Update.
Tahapan
pertama
yaitu
43
Predict menggunakan estimasi state dari tahap waktu sebelumnya untuk menghasilkan estimasi state pada tahap waktu sekarang, namun tidak termasuk informasi dari observasi di dalamnya. Pada tahapan Update, prediksi sebelumnya
dikombinasikan
dengan
informasi
observasinya
untuk
penghalusan tahapan estimasi, perbaikan estimasi yang dihasilkan disebut sebagai estimasi “posteriori”.
Gambar 2.9 Persamaan Kalman Filter Sebuah GPS Tracker yang telah disertai Kalman Filter akan dapat memberi informasi suatu titik posisi dengan akurat. Namun penulis tidak menitikberatkan penelitian pada filter ini, karena tujuan penulis lebih berfokus kepada sistem pelacak dengan tracker yang memiliki budget rendah.
44
2.7
Analisa Aplikasi Sejenis 2.7.1
InstaMapper GPS Tracking
Gambar 2.10 Tampilan awal web InstaMapper GPS tracker yang beralamat di http://www.instamapper.com ini merupakan tracker yang memiliki dua mode pantau pelacakan, yaitu melalui web (seperti terlihat di atas) dan melalui perangkat smartphone (Blackberry, iPhone, dan Android). Cara pengaksesan nya meliputi: 1. Daftar akun baru lalu verifikasi dengan email 2. Login web 3. Penginstalan pada mobile device (dalam hal ini Android) 4. Kalibrasi GPS pada mobile device
45
Gambar 2.11 mobile device yang didukung oleh InstaMapper
Gambar 2.12 Tampilan tracking pada web InstaMapper
46
Gambar 2.13 Tampilan pengaturan pada aplikasi InstaMapper untuk Android
Gambar 2.14 Tampilan pengambilan data GPS pada aplikasi InstaMapper untuk Android
47
2.7.2
GeoTrack24
Gambar 2.15 Tampilan awal web GeoTrack24 Beralamat di http://www.geotrack24.com/ , GeoTrack24 menggunakan sambungan pada ponsel,
GPS portable tracker device dan GPS pada
kendaraan sebagai sarana pelacakan.
Gambar 2.16 Daftar ponsel yang dapat terhubung dengan GeoTrack24
48
Gambar 2.17 Daftar tracker device yang dapat terhubung dengan GeoTrack24
Gambar 2.18 Daftar GPS pada kendaraan yang dapat terhubung dengan Geotrack24
49
2.7.3
AndroidLost
Gambar 2.19 Tampilan awal AndroidLost Aplikasi ini khusus dibuat untuk Android dan memanfaatkan fungsifungsi yang terdapat di dalamnya. Beberapa fitur yang tersedia antara lain: 1. Membaca SMS Memungkinkan untuk membaca SMS yang ada pada Android dan mengirimkan ke email pemilik. 2. Kendali Alarm Memungkinkan untuk mengaktifkan alarm sirene yang dikendalikan dari kontrol web AndroidLost. 3. Melihat posisi di peta Memungkinkan pemilik untuk melacak posisi Androidnya. Walaupun berada dalam gedung, akan terkirim lokasi jaringan (network) terdekat. 4. Mengirim SMS dari komputer Memungkinkan pemilik untuk mengirim SMS dari Android dengan mengetik pesan lewat komputer (web AndroidLost)
50
5. Mengunci Android Memungkinkan pemilik untuk mengunci Android melalui komputer. 6. Menghapus Data Memungkinkan pemilik untuk menghapus data semisal daftar kontak dan SMS untuk mencegah penyalahgunaan informasi.
Gambar 2.20 Tampilan kendali AndroidLost
51
Tabel 2.1 Perbandingan ketiga aplikasi InstaMapper GeoTrack24
2.8
AndroidLost
Membutuhkan web
ya
ya
ya
Interface pada device
ya
tidak
tidak
Variasi tracker
sedikit
banyak
hanya android
Fungsi lain
hanya track
hanya track
banyak
Kemampuan remote
sulit
sulit
mudah
Activity Diagram
Diagram Aktivitas Menurut Bennett, McRobb, dan Farmer (2006, p113-114), diagram aktivitas dapat digunakan untuk memodelkan aspek yang berbeda dari sistem. Diagram aktivitas dapat digunakan untuk merepresentasikan fungsi dari sebuah sistem dalam bentuk sebuah Use Case. Memungkinkan juga untuk menggunakan alur objek untuk menampilkan objek mana yang terlibat di dalam sebuah Use Case. Secara singkat, diagram aktivitas digunakan untuk tujuan, sebagai berikut:
52
a. Untuk memodelkan suatu proses atau tugas (dalam pemodelan bisnis). b. Untuk mendeskripsikan fungsi sistem yang direpresentasikan oleh Use Case. c. Pada spesifikasi operasi, untuk mendeskripsikan logika dari suatu operasi. d. Memodelkan aktivitas yang membentuk suatu siklus kehidupan. Diagram aktivitas pada dasarnya adalah flowchart dalam konteks objectoriented. Diagram aktivitas sangat berguna dalam pemodelan aktivitas bisnis di tahapan awal suatu proyek. Untuk pemodelan, Interaction Sequence Diagram adalah pemodelan yang paling mendekati sifat object-oriented. Namun pada saat peneliti/perancang belum mau mengidentifikasi objek dan kelas yang terlibat dalam pemodelan, maka diagram aktivitas adalah pemodelan yang tepat.
Activity Diagram Menggambarkan aliran akitivitas. Diagram ini digunakan untuk memodelkan aksi yang akan dilakukan saat sebuah operasi dieksekusi dan memodelkan hasil dari aksi tersebut.
53
Gambar Error! No text of specified style in document.2.11 Contoh Activity Diagram (Whitten, 2007, p393)
Berikut ini merupakan notasi dari Activity Diagram: 1. Initial node: menunjukan permulaan dari progres, dilambangkan dengan sebuah lingkaran solid.
54
2. Actions: dilambangkan dengan sebuah kotak dengan ujung membulat
merepresentasikan
setiap
langkah
individual.
Urutan dari aksi membentuk keseluruhan dari aktivitas yang ditunjukkan oleh diagram. 3. Flow: dilambangkan dengan panah yang mengindikasikan progres melalui actions. Setiap panah tidak diperlukan kata untuk mengidentifikasikannya kecuali untuk menentukan pilhan. 4. Decision: dilambangkan dengan lambang wajik. Terdapat satu panah yang masuk dan terdapat 2 atau lebih panah yang keluar dari pilihan wajik. Setiap panah terdapat keterangan yang menerangkan kondisi. 5. Merge: dilambangkan dengan lambang wajik, terdapat 2 atau lebih panah yang masuk namun hanya satu panah yang keluar. 6. Fork: dilambangkan dengan kotak garis warna hitam, dimana hanya satu panah yang masuk, namun terdapat dua atau lebih panah yang keluar. 7. Join: dilambangkan dengan kotak garis warna hitam seperti fork, namun terdapat dua atau lebih panah yang masuk dan satu panah yang keluar. 8. Activity
final:
menunjukkan
akhiran
dari
suat
progress,
dilambangkan dengan suatu lingkaran solid dilingkari oleh lingkaran kosong.
