DESAIN PERALATAN AKUISISI DATA GPS BERBASIS MIKROKONTROLER AT89S51
Disusun Oleh:
DANANG DWI KRISTIYANTO M0202020
SKRIPSI Diajukan untuk memenuhi sebagian persyaratan mendapatkan gelar Sarjana Sains Fisika
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA Juli, 2009
i
HALAMAN PENGESAHAN
Skripsi ini dibimbing oleh : Pembimbing I
Pembimbing II
Drs. Syamsurizal
Artono Dwijo Sutomo, S.Si.,M.Si.
NIP. 19561212 198803 1 001
NIP. 19700128 199903 1 001
Dipertahankan di depan Tim Penguji Skripsi pada : Hari
: Selasa
Tanggal
: 21 Juli 2009
Anggota Tim Penguji : 1. Dr. Eng. Budi Purnama, S.Si., M.Si.
(..............................)
NIP. 19731109 200003 1 001 2. Utari, S.Si., M.Si. NIP. 19701206 200003 2 002
(..............................)
Disahkan oleh: Jurusan Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sebelas Maret Surakarta Dekan F MIPA UNS
Ketua Jurusan Fisika
Prof. Drs. Sutarno, M.Sc., Ph.D.
Drs. Harjana, M.Si., Ph.D. NIP. 19590725 198601 1 001
NIP. 19600809 198612 1 001 ii
PERNYATAAN
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi saya yang berjudul “DESAIN PERALATAN AKUISISI DATA GPS BERBASIS MIKROKONTROLER AT89S51” belum pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu perguruan tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya juga belum pernah ditulis atau dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.
Surakarta, 28 Mei 2009
DANANG DWI KRISTIYANTO
iii
DESAIN PERALATAN AKUISISI DATA GPS BERBASIS MIKROKONTROLER AT89S51 Jurusan Fisika. Fakultas MIPA. Universitas Sebelas Maret
ABSTRAK Penelitian-penelitian di bidang Fisika banyak yang membutuhkan data posisi sebagai data pendukung. Telah didesain dan dibuat peralatan akuisisi data GPS yang terdiri dari sensor Leadtek EG-T10, pengubah TTL-RS232, mikrokontroler AT89S51 dan LCD Hitachi 16x2. Akuisisi data GPS telah berhasil dilakukan, dan dapat dilihat pada tampilan LCD. Rata-rata prosentase error sensor EG-T10 dibandingkan piranti Garmin GPSmap 60CSx bervariasi antara 0,23-5,22 %. Kata kunci: AT89S51, GPS
iv
THE DESIGN OF A GPS DATA AQUISITION SYSTEM WITH AT89S51 MICROCONTROLLER Department of Physics. Faculty of Science, Sebelas Maret University ABSTRACT Various researches in Physics need position as a secondary data. A GPS data acquisition system have been designed and built which consist of Leadtek’s EGT10 sensor, TTL-RS232 Converter, AT89S51 microcontroller and 16x2 version of Hitachi LCD. The acquisition of the GPS data have been succeeded, the result is displayed on a LCD. The result’s mean error percentage compared to Garmin GPSmap 60CSx handheld were varied between 0,23 to 5,22 %. Key words: AT89S51, GPS
v
MOTTO
*All my glories presented to my father Abba Yahuveh, Yahushua, His Begotten Son and to Momma Shkhinah, my Immayah*
*Father, i have only small, but i give it all, to You*
*I’m nothing but the dust*
* "I adore You, the Great One, The Great "I AM", Bless be your name, Yahveh forever, let my face be forced to bow down before your throne !! Let me counted worthy to escape the tribulation that happen soon, to escape Your wrath. Oh my father."*
vi
KATA PENGANTAR
Damai sejahtera bagi kita semua, Shallom alehim,
Puji Tuhan, akhirnya saya bisa menyelesaikan skripsi saya ini yang berjudul ” DESAIN PERALATAN AKUISISI DATA
GPS BERBASIS
MIKROKONTROLER AT89S51”, walaupun menghadapi banyak kebingunan dan putus asa, namun kalau Dia berkata ”dalam kelemahanmu menampakkan kekuatan-Ku” maka itulah yang saya amini. Penulis menyadari sepenuhnya bahwa dalam menyelesaikan skripsi ini penulis melibatkan bantuan banyak pihak, hanya ungkapan terima kasih yang dapat penulis ucapkan kepada: 1. Bapak Prof. Drs. Sutarno, M.Sc., Ph.D., selaku Dekan FMIPA Universitas Sebelas Maret. 2. Bapak Drs. Harjana, M.Si., Ph. D., selaku Ketua Jurusan Fisika FMIPA Universitas Sebelas Maret. 3. Bapak Drs. Cari, M.A., Ph.D. selaku pembimbing akademik. 4. Bapak Nuryani, M.Si. selaku pembimbing skripsi sebelum beliau pergi melanjutkan studi S3 di Australia. Terima kasih atas perhatian, kesabaran dan bimbingannya selama ini. 5. Bapak Drs. Syamsurizal, karena bersedia membimbing saya sebagai pengganti Bapak Nuryani. 6. Bapak Artono Dwijo Sutomo,S.Si,M.Si karena bersedia menjadi pembimbing II di saat-saat akhir. 7. Bapak Marzuki, S.Si.,Ph.D. yang membantu mencarikan pembimbing. 8. Bapak Darsono, S.Si,M.Si. untuk peminjaman piranti GPS Garmin GPSmap 60CSx. 9. Bapak dan Ibu staff pengajar di Jurusan Fisika maupun dari luar Jurusan Fisika Universitas Sebelas Maret atas kuliah-kuliah yang saya terima. vii
10. Mas David selaku pengelola Lab Instel yang meminjamkan osiloskop, multimeter, kabel-kabel dsb. 11. Bapak saya dan kakak saya yang terus mendorong untuk segera menyelesaikan skripsi. Maaf saya kelamaan lulusnya. 12. Teman-teman pelayanan Komisi Pemuda GKJ Karanganyar yang memberi perhatian dan mendoakan supaya saya segera lulus. 13. Mas Sigit dan Mas Yohanes yang menjadi pembimbing rohani saya selama 10 tahun ini. Terima kasih atas keluh kesahmu di hadapan Tuhan. 14. Teman-teman dari Micron Labs, Inc. Terima kasih atas dukungannya menjadi penerus kelompok studi mikrokontroler. 15. Kaum Bodongers yang menjadi sumber keceriaan, dan juga kaum Nekaters yang suka menyembunyikan sandal saya di tempat sampah. Terima kasih Aris telah membantu saya mengeringkan air dari lampu motor saya. 16. Sriyono, yang membantu banyak programming Delphi dan juga antar muka serial. 17. Mas Novi atas pinjaman handycamnya untuk dokumentasi. 18. Agus Sepur atas miniDV dan Capture Card Firewirenya. 19. Yoga, atas pinjaman kamera digitalnya dan atas printernya. 20. Seluruh adik angkatan, dari 2003 sampai 2008 dst. Semoga ku kenal kalian lewat Facebook kalo tidak bertemu muka. 21. Kepada yang terkasih yang menjadi sumber semangat. Just wait a little longer, soon we will met. Dan semua pihak lain yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu. Kiranya Tuhan membalas kebaikan kalian semua.
viii
Surakarta, 29 Mei 2009 Penulis
DANANG DWI KRISTIYANTO
ix
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL.................................................................................. HALAMAN PENGESAHAN ................................................................... HALAMAN PERNYATAAN.. ................................................................. HALAMAN ABSTRAK............................................................................ HALAMAN ABSTRACT ......................................................................... HALAMAN MOTTO................................................................................. KATA PENGANTAR ............................................................................... DARTAR ISI ............................................................................................ DAFTAR TABEL...................................................................................... DAFTAR GAMBAR ................................................................................. DAFTAR LAMPIRAN.............................................................................. BAB I PENDAHULUAN ....................................................................... A. LATAR BELAKANG MASALAH....................................... B. PERUMUSAN MASALAH ................................................ C. TUJUAN PENELITIAN ....................................................... D. MANFAAT PENELITIAN.................................................... BAB II KAJIAN PUSTAKA ................................................................... A. GPS ........................................................................................ B. TRILATERATION ................................................................ C. PEMBAGIAN SISTEM GPS................................................. C.1. SISTEM ANGKASA ..................................................... C.2. SISTEM KENDALI ....................................................... C.3. PEMAKAI...................................................................... D. PROTOKOL GPS ................................................................. E. SINYAL DAN FREKUENSI GPS......................................... E.1. SINYAL JARAK............................................................ E.2. SINYAL NAVIGASI ..................................................... E.3. GELOMBANG PEMBAWA ......................................... E.4. PENSINYALAN TAMBAHAN .................................... E.4.1. SINYAL L2C......................................................... E.4.2. PESAN NAVIGASI CNAV .................................. x
i ii iii iv v vi vii x xii xiv xvii 1 1 3 3 3 4 4 5 9 10 15 17 17 32 33 34 37 40 40 41
F. SENSOR GPS......................................................................... G. MIKROKONTROLER MCS-51 ........................................... H. DT-51™ MINIMUM SYSTEM (MINSYS).......................... I. KOMUNIKASI SERIAL......................................................... J. PENGUBAH LOGIKA TTL-RS232 ...................................... K. LIQUID CRYSTAL DISPLAY (LCD). ................................ L. PEMROGRAMAN................................................................. L.1. PROGRAM EDITOR M-IDE STUDIO FOR MCS-51 L.2. PROGRAM SIMULASI AVSIM51.............................. L.3. PROGRAM DOWNLOADER DT-51 WINDOWS DOWNLOADER ......................................................... BAB III. METODOLOGI PENELITIAN.................................................. A. TEMPAT DAN WAKTU PENELITIAN .............................. A.1. TEMPAT PENELITIAN ............................................... A.2. WAKTU PENELITIAN................................................. B. ALAT DAN BAHAN PENELITIAN ................................... C. RANCANGAN ALAT.......................................................... D. TAHAPAN PENELITIAN ................................................... D.1. PENGUJIAN KINERJA PENGUBAH TTL-RS232.... D.2. PENGUJIAN AKUISISI DATA SENSOR GPS EG-T10 BAB IV. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN .......................... A. PENGUJIAN KINERJA PENGUBAH TTL-RS232............. B. PENGUJIAN AKUISISI DATA SENSOR GPS EG-10.........
54 56 56 56 56 56 56 58 59 60 66 66 67
BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN.....................................................
73
DAFTAR PUSTAKA..................................................................................
74
LAMPIRAN................................................................................................
77
xi
41 42 44 46 49 51 52 53 53
DAFTAR TABEL
Tabel 1. Jaringan Satelit GPS (Rizos, 1999.) .....................................
13
Tabel 2. Keterangan kode GGA (Baddeley, 2001.)............................
20
Tabel 3. Pita Frekuensi GPS...............................................................
33
Tabel 4. Tingkat Tegangan RS-232 (Bies, 2009)...............................
46
Tabel 5. Panjang Kabel dari Standar RS232 menurut Texas Instrument (Bies, 2009)......................................................
46
Tabel 6. Alamat Serial Port Control Register...................................
48
Tabel 7. Penghitungan Baudrate komunikasi serial..........................
49
Tabel 8. Nilai dan Konfigurasi Baud Rate pada Register MCS51....
49
Tabel 9. Hasil Akuisisi Data GPS di Area Parkir Gedung B FMIPA UNS.................................................................................... Tabel 10. Hasil Akuisisi Data GPS di Area Boulevard Kampus UNS
68 68
Tabel 11. Hasil Akuisisi Data GPS di Area Gerbang Belakang Kampus UNS................................................................................
69
Tabel 12. Hasil Akuisisi Data GPS di Desa Temon, Karanganyar......
69
xii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1. Skema Sistem Akuisisi dan Transmisi Data GPS............
2
Gambar 2. Trilateration......................................................................
5
Gambar 3. Prinsip dasar penentuan posisi dengan GPS.....................
8
Gambar 4. Right Ascension................................................................
10
Gambar 5. Celestial Sphere................................................................
10
Gambar 6. Sidereal Day vs Mean Solar Day......................................
11
Gambar 7. Satelit-satelit yang aktif selama 24 jam di wilayah Johor Bahru, Malaysia pada Januari 1998 (warna kuning menunjukkan satelit yang bisa dipakai pada suatu jam tertentu)
13
Gambar 8. Satelit GPS blok IIR dan Jaringan Orbit Satelit GPS.......
15
Gambar 9. Posisi Stasiun Kendali Jaringan GPS di seluruh dunia.....
16
Gambar 10. Stasiun Pelacak Satelit GPS yang terletak di Hawaii.....
16
Gambar 11. Skwadron Pengendali Jaringan GPS di Colorado..........
16
Gambar 12. Sensor GPS versi OEM berdasar chip SiRF Star III dan banyak digunakan dalam produk komersial, berukuran 12 x 15 mm..................................................
17
Gambar 13. Alat Penerima GPS........................................................
17
Gambar 14. Modulasi Sinyal GPS.....................................................
33
Gambar 15. Pembuatan PRN.............................................................
34
Gambar 16. Modulasi kode C/A .......................................................
35
Gambar 17. Modulasi kode P.............................................................
36
Gambar 18. Gelombang pembawa, sinyal jarak dan sinyal navigasi.
38
Gambar 19. Modulasi gelombang pembawa dengan data yang dibawanya.......................................................................
39
Gambar 20. Modulasi kode C/A dan P...............................................
39
Gambar 21. Sensor GPS versi OEM, ELINK EG-T10...................... .
42
xiii
Gambar 22. diagram pena dari MCS AT89S51 dengan bungkus PDIP (Plastic Dual-In-line Package , thefreedictionary.com, 2008)..............................................................................
44
Gambar 23. Diagram blok dari arsitektur internal AT89S51.............
44
Gambar 24. DT-51 Minimum System versi 3.3 buatan Innovative ElectronicsTM...............................................
46
Gambar 25. Beragam Tingkat Tegangan dari Logika-logika IC........
50
Gambar 26. IC MAX232 dan Diagram Internalnya...........................
51
Gambar 27. Teknologi LCD..............................................................
52
Gambar 28. Tampilan Program M-IDE Studio for MCS-51..............
53
Gambar 29. Tampilan Progam AVSIM51.........................................
54
Gambar 30. Program DT-51 Windows Downloader..........................
55
Gambar 31. Diagram Rancangan Perangkat Keras............................
57
Gambar 32. Tahapan-tahapan Penelitian............................................
58
Gambar 33. Perubahan Tegangan TTL-RS232 Sefase.......................
59
Gambar 34. Pengubah TTL-RS232 Berbasis MAX232.....................
60
Gambar 35. Rangkaian Penguji Kinerja Pengubah TTL-RS232........
60
Gambar 36. Desain Rangkaian Pengujian Sensor GPS dengan Osiloskop........................................................................
61
Gambar 37. Desain Rangkaian Pengujian Sensor GPS dengan Komputer.......................................................................
61
Gambar 38. Tampilan LCD yang diharapkan dari data GPS. T1105.. berarti bujur timur 110,5°. S0733 berarti lintang selatan 07°33” yang menunjukkan posisi kampus UNS............
62
Gambar 39. Algoritma mendeteksi data GPS yang diperlukan dan menampilkan data tersebut ke LCD..............................
63
Gambar 40. Hasil Perbandingan Data Masukan TTL dan Keluaran RS232 dari Pengubah TTL-RS232................................
66
Gambar 41. Hasil Pengujian berfungsinya sensor GPS yang diperlihatkan oleh layar Osiloskop........................................... xiv
67
Gambar 42. Pengujian berfungsinya sensor GPS EG-T10 yang diperlihatkan oleh program Hyperterminal bawaan Windows XPTM ........................................................................
68
Gambar 43. Perbandingan Data Lintang Area Parkir……................
69
Gambar 44. Perbandingan Data Bujur Desa Temon..........................
73
xv
DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1. Hasil Akuisisi Data GPS di Area Parkir Gedung B FMIPA UNS…………………………….………………..
77
Lampiran 2. Hasil Akuisisi Data GPS di Area Boulevard Kampus UNS
79
Lampiran 3. Hasil Akuisisi Data GPS di Area Gerbang Belakang Kampus UNS.............................................................................. Lampiran 4. Hasil Akuisisi Data GPS di Area Desa Temon, Karanganyar
81 83
Lampiran 5. Perbandingan Besaran Posisi GPS (Derajat, Menit, Detik) dan Besaran Meter...............................................................
85
Lampiran 6. Program Assembler MinSys untuk Membaca Data dari Sensor EG T10....................................................................
xvi
86
1
BAB I PENDAHULUAN
A. LATAR BELAKANG MASALAH Dalam semua jenis transportasi, terdapat kebutuhan yang mendasar untuk meyakini di manakah posisi yang sebenarnya. Dalam sistem transportasi darat dipergunakan tanda-tanda alami seperti gunung, pepohonan, sungai, batubatuan, matahari dan sebagainya. Dalam sistem transportasi laut tidak ada tanda-tanda alami seperti di daratan yang bisa dipakai. Karena itu dikembangkan sistem pendugaan posisi atau sistem navigasi yang lebih bisa diandalkan. Tanda-tanda alami yang bisa dipergunakan sebagai acuan sistem navigasi di laut antara lain bintang, matahari dan bulan. Ditambah dengan kepercayaan masyarakat masa lalu kepada benda-benda langit sebagai dewadewa yang mempengaruhi hidup mereka maka berkembanglah ilmu astronomi dan astrologi. Sistem navigasi yang berdasarkan benda-benda langit ini juga disebut celestial navigation (Umland, 2006). Sistem ini mempergunakan metode pengukuran sudut antara bidang horisontal dengan suatu benda langit yang sudah dikenal sebelumnya. Mataharilah yang paling sering dijadikan acuan, namun bagi para mualim yang terlatih mereka dapat mempergunakan bulan, planet atau salah satu dari bintang-bintang yang terdaftar pada almanak kelautan yang jumlahnya mencapai 57 buah. Peralatan yang dipakai untuk melakukan pengukuran ini disebut sextant. Dari berbagai pengukuran ini akan diperoleh tiga buah lingkaran yang perpotongan garisnya menunjukkan posisi dari kapal tersebut. Sistem navigasi satelit yang paling populer adalah sistem GPS milik militer Amerika Serikat yang memperbolehkan pemakaiannya untuk keperluan sipil. Di kalangan dunia ilmu dasar, sistem GPS dipergunakan antara lain untuk memantau penyebaran hewan-hewan langka seperti gajah, paus dan hiu. Yaitu dengan menempelkan sensor-sensor pemancar pada tubuh 1
2
hewan-hewan tersebut. Demikian juga di bidang Geofisika, data-data fisis seperti resistivitas, medan magnet akan dihubungkan dengan posisi titik-titik yang diambil datanya. Oleh karena itu perlu dibuat sebuah sistem pemantau posisi benda berbasis sistem GPS yang juga mentransferkan data tersebut ke pengamat yang berada di tempat lain. Sistem yang akan dibuat nanti diharapkan juga dapat diterapkan sebagai sebuah sistem telemetri untuk bermacam-macam sensor.
Gambar 1. Skema Sistem Akuisisi dan Transmisi Data GPS Sensor GPS akan mengeluarkan data posisi (bujur, lintang) yang diterimanya dari satelit GPS. Data ini berupa data digital dengan format ASCII dan dikeluarkan dengan sistem komunikasi serial TTL. Data ini akan diolah oleh MinSys, namun karena sistem komunikasi serial yang dapat diterima oleh MinSys adalah RS232 maka antara keduanya haruslah terdapat pengubah tegangan TTL-RS232 yang biasanya berbasis MAX232 (Webster, 2009). Data yang berasal dari TTL-RS232 Converter akan diterima oleh MinSys yang kemudian akan disimpan di dalam memori internalnya. Data yang tersimpan di dalam memori ini akan dikeluarkan ke tampilan LCD dan juga ditransferkan ke port 1 yang akan meneruskannya ke MinSys kedua, MinSys kedua inilah yang akan mengirimkan data tersebut ke HP (Handphone) melalui komunikasi serial TTL, yang sebelumnya diubah oleh
3
TTL-RS232 Converter. HP akan mengirimkan data-data GPS ke HP lain dengan SMS. Proses pengiriman SMS ini akan diatur oleh MinSys kedua dengan protokol AT Command (Widians,2009). B. PERUMUSAN MASALAH Masalah akan dirumuskan meliputi: a. Bagaimana membuat piranti akuisisi data GPS berbasis mikrokontroler AT89S51 dan hasilnya ditampilkan ke LCD. C. TUJUAN PENELITIAN Penelitian ini bertujuan untuk: a. Pembuatan suatu peralatan sistem pemantauan posisi berbasis GPS yang dapat dipakai secara praktis . D. MANFAAT PENELITIAN Manfaat dari penelitian ini adalah: a. Penelitian yang memerlukan data posisi dapat memperoleh data tersebut dari peralatan yang dibuat. b. Pemakaian AT89S51 akan memberikan kesempatan untuk penambahan sensor-sensor lain sehingga dapat diterapkan pada berbagai penelitian.
4
BAB II KAJIAN PUSTAKA
A. GPS System GPS merupakan kepanjangan dari Global Positioning System dan satu-satunya sistem navigasi satelit (Global Navigation Satellite System, GNSS) yang dapat dipakai di seluruh dunia (Commissioners of Irish Lights, 2008). Beberapa negara mengembangkan sistem serupa namun bersifat regional saja atau belum berfungsi penuh. Misalnya sistem Beidou yang dikembangkan China, sistem Galileo yang dikembangkan oleh Uni Eropa yang didukung juga oleh China, Israel, India, Maroko, Arab Saudi, Korea Selatan dan Ukrania yang direncanakan dapat beroperasi mulai tahun 2010. Ada juga sistem GLONASS, milik Rusia yang menjalani perbaikan bekerja sama dengan India. India sendiri mempunyai sistem navigasi satelit bernama Indian Regional Navigational Satellite Sistem (IRNSS).
Apabila kata GPS diterjemahkan berarti sistem
penentuan letak benda yang dapat digunakan di seluruh dunia. Sistem ini mempergunakan minimal 24 buah satelit berorbit menengah yang terus-menerus memancarkan gelombang elektromagnetik yang oleh penerimanya digunakan untuk menentukan lokasi, kecepatan dan arahnya. Sebenarnya terdapat 30 satelit yang dipakai, namun enam (6) satelit dipergunakan sebagai cadangan kalau ada satu atau beberapa satelit yang gagal berfungsi (Kastenholz, 2007). GPS telah menjadi alat bantu navigasi yang digunakan di seluruh dunia. GPS juga menjadi alat yang sangat berguna dalam pembuatan peta, survei lahan, aplikasi komersial, apalagi dalam penerapan ilmu sains. GPS dapat juga digunakan sebagai referensi waktu yang akurat yang dipakai dalam penelitian gempa bumi dan sinkronisasi jaringan telekomunikasi (Moore, 1995). B. TRILATERATION Penerima sinyal GPS menghitung posisinya dengan mengukur jarak dirinya dengan tiga atau lebih satelit GPS. Pengukuran jeda waktu antara 4
5
pengiriman dan penerimaan sinyal dari tiap sinyal GPS akan memberikan jaraknya dengan masing-masing satelit, karena dari satelit. Dengan mengetahui lokasi dan jarak dari minimal tiga satelit maka penerima sinyal GPS dapat menentukan posisinya dengan metode yang disebut trilateration (Kaminsky, 2007). Apabila penerima berada pada posisi B, maka dapat dihitung posisinya
Gambar 2. Trilateration berdasarkan titik referensi P1, P2 dan P3 pada bidang dua dimensi. Dengan mengukur r1 dapat diperoleh informasi posisi dalam bentuk lingkaran, lalu dengan mengukur r2 informasi posisi menjadi lebih akurat yaitu dua buah titik A dan B. Pada pengukuran yang ketiga yaitu r3 memberikan koordinat pada B. pengukuran yang keempat juga dapat dilakukan untuk mengurangi ralat pengukuran. Trilateration merupakan salah satu metode untuk menentukan posisi relatif dari benda dengan geometri segitiga seperti pada triangulation. Triangulation mempergunakan pengukuran sudut (dengan minimal dua besaran jarak yang diketahui) untuk menghitung posisi benda, sedangkan trilateration
6
mempergunakan dua atau lebih titik referensi dan jarak antara benda terhadap masing-masing titik referensi. Untuk memperoleh data posisi benda yang akurat pada bidang 2D minimal diperlukan tiga titik referensi. Penurunan matematis dari trilateration pada bidang tiga dimensi bisa diperoleh dengan pemodelan yaitu tiga buah bulatan yang berdekatan seperti pada gambar 2. Ada tiga batasan yang diterapkan pada model ini, pertama, ketiga lingkaran tersebut haruslah berada pada bidang z = 0, kedua, salah satu titik referensi haruslah menjadi titik origin / titik pusat koordinat, ketiga, salah satu titik referensi haruslah berada pada sumbu x. Namun dapatlah dipilih tiga buah titik sembarang, lalu mencari titik B, lalu dicari posisi b pada koordinat yang ditetapkan. Dengan tiga buah persamaan bola
r12 = x 2 + y 2 + z 2 …...............................…………(1) r22 = ( x − d ) + y 2 + z 2 …...................................…..(2) 2
r32 = ( x − i ) + ( y − j ) + z 2 2
2
….......................................(3)
Dengan mengurangkan persamaan 1 dengan persamaan 2 : x=
r12 − r22 + d 2 ..................................................(4) 2d
Kemudian nilai x disubtitusikan ke persamaan bola yang pertama dan diperoleh persamaan lingkaran yang pertama
r12 = x 2 + y 2 + z 2 r12 − r22 + d 2 + y2 + z2 2d r12 − r22 + d 2 2 2 2 y + z = r1 − 2d
r12 =
y +z =r 2
2
2 1
(r −
2 1
− r22 + d 2 4d 2
)
2
………………………….(5)
7
Dari persamaan 1 dan persamaan 3 dicari nilai y (persamaan 1 dikurangi persamaan 3) r12 − r32 = x 2 + y 2 + z 2 − (x − i ) − ( y − j ) − z 2 2
2
r12 − r32 = x 2 + y 2 − ( x − i ) − y 2 + 2 yj − j 2 2
r12 − r32 = x 2 − ( x − i ) − j 2 + 2 yj 2
r12 − r32 − x 2 + (x − i ) + j 2 = 2 yj 2
y=
r12 − r32 − x 2 + ( x − i ) + j 2 2j
y=
r12 − r32 − x 2 + x 2 − 2 xi + i 2 + j 2 2j
y=
r12 − r32 + i 2 + j 2 − 2 xi 2j
y=
r12 − r32 + i 2 + j 2 i − x 2j j
2
……………(6)
Nilai z bisa diperoleh dengan menyusun persamaan 1 sehingga z = r12 − x 2 − y 2 ………………………………..…(7)
Sehingga diperoleh nilai ketiga titik x, y dan z. Dan karena nilai z berbentuk akar kuadrat maka kemungkinan nilai-nilai penyelesaiannya adalah nol, tunggal maupun dua buah nilai penyelesaian. Visualisasi dari pencarian nilai akar-akar kuadrat ini bisa digambarkan dengan membentuk lingkaran yang berasal dari irisan dari dua buah bulatan bola yang diiriskan terhadap bulatan bola ketiga. Jika keliling lingkaran itu berada di luar bola ketiga berarti nilai z merupakan akar kuadrat dari sebuah nilai negatif, tidak terdapat nilai penyelesaian yang real. Apabila keliling lingkaran menyentuh bulatan bola tepat pada satu titik maka z pastilah nol. Jika keliling lingkaran itu menyentuh permukaan bulatan bola pada dua titik maka nilai z merupakan dua buah nilai positif dan negatif dari akar kuadrat suatu bilangan positif. Peralatan penerima GPS dapat menentukan posisinya dengan mengetahui posisi dari minimal 3 buah satelit dan jarak dari masing-masing satelit ke penerima. Hal ini dilakukan berdasarkan pengukuran trilateration pada bidang
8
tiga dimensi. Satelit dan penerima sama-sama menjalankan suatu kode (PRN) lalu menerima waktu jeda antara sinyal satelit dan sinyal internalnya, jeda inilah yang digunakan untuk menghitung jarak.
Gambar 3. Prinsip dasar penentuan posisi dengan GPS Penentuan posisi sistem GPS menggunakan dua metode: 1. Metode Absolut (Point Positioning) 2. Metode Relatif (Differential Positioning) Metode Absolut di dasarkan pada datum WGS’84 (World Geodetic System ’84) (Hana,1995) yang merupakan almanak ketinggian permukaan bumi yang telah diukur yang mencakup seluruh permukaan bumi. WGS’84 terakhir direvisi pada tahun 2004 dan akan berlaku resmi sampai tahun 2010. Titik pusat dari datum ini adalah pusat massa bumi yang dihitung dengan ketelitian minimal 2 cm. Didasarkan pada Earth Gravitational Model 1996 yang dikembangkan oleh NIMA (National Imaginery and Mapping Agency), GSFC (NASA Goddard Space Flight Center) dan Ohio State University. Titik-titik ketinggian ini disebut geoid. Dengan menggunakan empat titik pada kisi-kisi sesuai datum WGS’84 dapat ditentukan ketinggian suatu benda berdasarkan teknik interpolasi (Hana, 1995). Metode Relatif tidak hanya menggunakan satelit namun juga stasiun darat yang memancarkan lokasinya. Hal ini memberikan ralat posisi yang lebih kecil.
9
Metode absolut akan memberikan ketajaman pengukuran sebesar 5 meter, sedangkan metode relatif dapat memberikan ralat pengukuran sebesar 1 meter. Kesalahan penentuan posisi berdasarkan sistem GPS disebabkan antara lain: 1. Adanya multipath, yaitu sinyal satelit yang diterima oleh penerima GPS melewati dua jalur atau lebih sehingga terjadi bias. Hal ini bisa terjadi jika penerima berada pada lokasi yang berdekatan dengan sistem transmisi daya tegangan tinggi, benda reflektif, gedung tinggi dsb. 2. Selective Availability (SA), merupakan filtering untuk mengacak sinyal satelit, dilakukan dengan sengaja oleh militer AS sehingga pihak sipil yang menggunakan GPS tidak memperoleh data yang akurat. SA tidak berlaku bagi penerima GPS yang dipakai militer AS. Namun SA bisa dikurangi dengan metode relatif. Pada Mei 2000 SA dihapuskan karena mendapat keberatan dari pihak penerbangan sipil yang menghendaki ketepatan posisi dalam navigasinya. 3. Untuk posisi yang diplot ke peta dapat terjadi ketidaksinkronan parameter-parameter peta dan setting parameter pada penerima. 4. Keterlambatan sinyal karena melewati ionosfer dan troposfer, ionisasi pada lapisan ini mengganggu sinyal GPS. 5. Ephemeris Errors, kesalahan orbit satelit GPS dibandingkan dengan datum WGS’84 yang terdapat pada penerima, terjadi jika terdapat pergeseran orbit satelit. 6. Posisi relatif satelit/gangguan sisi miring. Hal ini terjadi jika posisi satelit terletak pada sudut yang sangat lebar atau sangat dekat atau hamper berhimpitan satu sama lain sehingga perhitungan ketepatan berkurang.
C. PEMBAGIAN SISTEM GPS
Sistem GPS terdiri dari tiga pembagian kerja : sistem angkasa (SS, Space Segment)(Kowoma, 2007), sistem kendali (CS, Control Segment) dan pemakai (US, User Segment). C.1. SISTEM ANGKASA
Sistem Angkasa terdiri dari satelit-satelit GPS yang mengorbit, yang sering disebut juga Space Vehicle (SV), Sistem GPS memerlukan 24 SV yang disebar dalam enam bidang orbit yang sama, keenam bidang orbit tersebut samasama berpusat pada pusat bola bumi bukan pada posisi bintang atau galaksi dan
10
mempunyai sudut inklinasi sebesar kira-kira 55° (relatif terhadap ekuator bumi) dan saling terpisah dengan jarak sebesar 60° right ascension pada ascending node.
Gambar 4. Right Ascension
Gambar 5. Celestial Sphere Right Ascension (disingkat RA, disimbolkan α) merupakan istilah astronomis yang artinya setara dengan garis bujur bumi (terestial) namun berada pada bulatan celestial (gambaran imajiner dari bola dengan radius sangat besar, yang pusatnya sama dengan pusat bumi, tiap benda dianggap mengapung pada bulatan tersebut). Titik nol pada sistem garis bujur adalah Prime Meridian, sedangkan untuk RA, disebut titik vernal equinox (juga dikenal sebagai First Point of Aries) yaitu titik di langit di mana matahari dapat dilihat dari ekuator dengan mata telanjang pada bulan maret. Nilai RA diukur dari titik march
11
equinox/vernal equinox ke arah timur. Satuan dari RA biasanya jam, menit dan detik, dengan syarat nilai 24 jam berarti satu lingkaran penuh. Alasan dari pemilihan satuan ini adalah karena fakta bahwa bumi berotasi dengan periode yang relatif konstan (mean solar day dan sidereal day hanya terpaut 0,997). Oleh karena itu satu jam Right Ascension setara dengan 15° busur, satu menit Right Ascension setara dengan 15 menit busur dan satu detik Right Ascension setara dengan 15 detik busur. RA bisa digunakan untuk menentukan posisi suatu bintang dan berapa lama waktu yang ditentukan oleh bintang itu untuk mencapai suatu titik di langit. Misalnya, jika sebuah titik meridian mempunyai RA sebesar 01:30:00 maka sebuah bintang dengan RA=20:00:00 akan berada pada titik meridian itu setelah 18,5 jam sidereal kemudian.
Gambar 6. Sidereal Day vs Mean Solar Day
Sidereal Day merupakan ukuran rotasi bumi terhadap kerangka acuan selain sumbu bumi berdasar fakta bahwa bintang-bintang yang terlihat dari bumi berotasi pada suatu sumbu setiap 25.800 tahun (Adams, 2005). Saat bumi berada pada posisi 1, matahari dan suatu bintang di langit sama-sama berada di sebelah kiri (di atas kepala pengamat di ekuator, posisi equinox). Pada posisi 2, bumi telah berotasi 360° sehingga bintang tersebut berada di atas pengamat namun matahari
12
tidak. Waktu antara posisi 1 dan posisi 2 adalah Sidereal Day sedangkan waktu antara posisi 1 dan posisi 3 adalah Mean Solar Day (hari matahari). Perbedaan Sidereal Day dan Mean Solar Day adalah 365.25/366.25 atau 0,997(3 menit, 56 detik). Satelit-satelit GPS berada pada ketinggian kira-kira 20.200 km (12.600 mil atau 10.900 mil laut) dan radius orbit 26.600 km sehingga setiap Sidereal Day satelit akan mengitari bumi sebanyak dua kali sehingga akan melalui suatu tempat di bumi sebanyak dua kali tiap hari. Keseluruhan orbit satelit diatur sedemikian sehingga di manapun di muka bumi akan selalu ada minimal 6 satelit yang bisa dipergunakan. Sejak april 2007 ada 30 buah satelit yang dipergunakan oleh sistem GPS, satelit-satelit tambahan tersebut dipergunakan untuk menambah ketelitian pengukuran dan juga sebagai satelit cadangan jika ada satelit yang tidak berfungsi. Terdapat lima kelompok satelit GPS yang pernah diluncurkan. Terdiri dari : blok I, blok II, blok IIA,blok IIR dan blok IIR-M. Satelit-satelit blok I terdiri dari 11 satelit yang diluncurkan antara tahun 1978-1985 yang dipergunakan untuk melakukan ujicoba sistem GPS, terletak pada orbit dengan inklinasi 63 derajat, namun tidak ada satupun dari satelit ini yang berfungsi. Satelit pada blok II terdiri dari 9 satelit yang menjadi generasi pertama sistem GPS yang beroperasi. Satelit blok II, IIA dan IIR terletak pada orbit dengan inklinasi 55 derajat. Dari 27 satelit blok II, IIA dan IIR , 24 satelit merupakan satelit utama sedangkan sisanya merupakan cadangan yang berada pada orbit sedemikian sehingga dapat segera menggantikan satelit utama yang mengalami kegagalan fungsi. Sebenarnya sistem GPS dapat beroperasi sejak akhir tahun 1980an namun terjadi penundaan karena berbagai hal diantaranya tragedi pesawat ulang alik Challenger (28 Januari 1986) sehingga baru dapat beroperasi penuh pada tahun 1994 dengan 24 satelit blok II dan IIA. Pada tahun 2005 diluncurkan satelit blok IIR-M yang merupakan pembaharuan dari satelit-satelit blok IIR dengan penambahan kemampuan memancarkan sinyal L2C untuk keperluan sipil yang ditambahkan pada sinyal L2 dan sinyal militer (kode M) yang ditambahkan pada sinyal L1 maupun L2. Namun satelit jenis ini tidak dapat memancarkan sinyal L5. Pada awal 2009 direncanakan
13
akan diluncurkan satelit baru blok IIF dengan tambahan sinyal L5 (SoL : Safety of Life) untuk pemakaian sipil.
Gambar 7. Satelit-satelit yang aktif selama 24 jam di wilayah Johor Bahru, Malaysia pada Januari 1998 ( warna kuning menunjukkan satelit yang bisa dipakai pada suatu jam tertentu ) Tabel 1. Jaringan Satelit GPS (Rizos, 1999.) PRN Tanggal SVN peluncuran (nomor satelit) Blok I 22-02-78 4 1 13-05-78 7 2 06-10-78 6 3 10-12-78 8 4 09-02-80 5 5 26-04-80 9 6 peluncuran gagal 7 14-07-83 11 8 13-06-84 13 9 08-09-84 12 10 09-10-85 3 11
Posisi orbit
Digunakan mulai pada Tidak berfungsi Tidak berfungsi Tidak berfungsi Tidak berfungsi Tidak berfungsi Tidak berfungsi Tidak berfungsi Tidak berfungsi Tidak berfungsi Tidak berfungsi Tidak berfungsi
14
Blok II 14 13 16 19 17 18 20 21 15 Blok IIA 23 24 25 28 26 27 32 29 22 31 37 39 35 34 36 33 40 30 38 Blok IIR 42 43 Blok IIR-M 52 55 58
Blok IIF
14 2 16 19 17 18 20 21 15
14-02-89 10-16-89 18-08-89 21-10-89 11-12-89 24-01-90 26-03-90 2-08-90 01-10-90
E1 B2 E3 A4 D3 F3
23 24 25 28 26 27 1 29 22 31 7 9 5 4 6 3 10 30 8
26-11-90 04-07-91 23-02-92 10-04-92 07-07-92 09-09-92 22-11-92 18-12-92 03-02-93 30-03-93 13-05-93 26-06-93 30-08-93 26-10-93 10-03-94 28-03-96 16-07-96 12-09-96 06-11-97
E4 D1 A2
13
peluncuran gagal F5 23-07-97
31 15 12
25-9-06 14-11-06 17-11-06
Dijadwalkan awal 2009
E2 D2
F2 A3 F1 F4 B1 C3 C4 A1 B4 D4 C1 C2 E3 B2 A5
15-04-89 10-08-89 14-10-89 23-11-89 06-01-90 14-02-90 tidak berfungsi 22-08-90 15-10-90 10-12-90 30-08-91 24-03-92 tidak berfungsi 23-07-92 30-09-92 11-12-92 05-01-93 04-04-93 13-04-93 12-06-93 20-07-93 28-09-93 22-11-93 28-03-94 09-04-96 15-08-96 01-10-96 18-12-97 31-01-98
12 oktober 2006 B4 (menggantikan satelit SVN35 yang dipindah ke B5 untuk keperluan militer)
15
Gambar 8. Satelit GPS blok IIR dan Jaringan Orbit Satelit GPS C.2. SISTEM KENDALI
Jalur orbit seluruh satelit GPS diamati oleh stasiun-stasiun pengamat milik Angkatan Udara Amerika Serikat, antara lain berlokasi di Hawaii, Kwajalein, Ascension Island, Diego Garcia dan Colorado Springs, Colorado. Selain itu juga diamati oleh stasiun-stasiun pengamat milik National Geospatial-Intelligence Agency (NGA). Data-data orbit satelit kemudian dikirimkan kepada pusat kendali AU AS di Air Force Space Command yang terletak di pangkalan AU Schriever di Colorado Springs yang dioperasikan oleh Skwadron Operasi Angkasa ke-2 (2 SOPS). Pusat kendali ini memberikan data navigasi terbaru kepada masingmasing satelit secara teratur melalui antena daratnya yang terletak di Ascension Island, Diego Garcia, Kwajalein dan Colorado Springs. Proses ini diperlukan untuk mensinkronisasi jam atom pada satelit sampai kepada ketelitian satu mikrodetik beserta jalur orbitnya (data ephemeris).
16
Gambar 9. Posisi Stasiun Kendali Jaringan GPS di seluruh dunia
Gambar 10. Stasiun Pelacak Satelit GPS yang terletak di Hawaii
Gambar 11. Skwadron Pengendali Jaringan GPS di Colorado
17
C.3. PEMAKAI
Penerima GPS secara umum terdiri dari antena yang menerima sinyal dari satelit, prosesor dan jam yang sangat akurat (biasanya jam dengan osilator kristal) serta display data GPS (Brain, 2009). Kualitas sensor GPS bisa dilihat dari berapa jalur sinyal yang dimilikinya yang menunjukkan berapa banyak satelit yang bisa dipantau secara bersamaan. Dahulu jalur sinyal yang dimiliki sensor hanya empat atau lima, namun sejak 2006 mulai muncul sensor dengan jalur sinyal sebanyak 12 atau 20 buah.
Gambar 12. Sensor GPS versi OEM berdasar chip SiRF Star III dan banyak digunakan dalam produk komersial, berukuran 12 x 15 mm
Gambar 13. Alat Penerima GPS
D. PROTOKOL GPS
Sensor GPS bisa berkomunikasi dengan komputer dan peralatan lain dengan protokol standar NMEA 0183 (Hewerdine,2005) dan NMEA 2000 yang dibuat oleh National Marine Electronics Association milik Amerika Serikat. Untuk mempergunakannya diperlukan sejumlah biaya lisensi. Namun metode NMEA telah dikompilasi ulang berdasarkan sumber-sumber umum sehingga
18
memperbolehkan program-program komputer berlisensi bebas seperti gpsd serta program lain berdasar referensi Glenn Baddeley maupun Dale DePriest untuk memakai protokol NMEA tanpa melanggar hukum tentang hak cipta. Selain itu terdapat juga protokol berlisensi lain seperti u-blox, SiRF dan MTK. Media transfer data bisa mempergunakan metode serial, USB maupun bluetooth. Protokol NMEA merupakan standar yang ditujukan untuk kepentingan komunikasi antara peralatan elektronik kelautan seperti echo sounder, sonar, Anemometer, gyrocompass, autopilot, penerima GPS dan masih banyak lagi peralatan lain. Standar ini mempergunakan metode komunikasi serial dengan kode karakter ASCII yang menentukan bagaimana data ditransfer dari satu pengirim kepada satu atau banyak penerima, selain itu juga menentukan apa isi dari pesan yang ditransfer sehingga penerima bisa menerjemahkan isi pesan dengan benar. Metode komunikasi serial yang dipakai antara lain : kecepatan data 4800 bit/detik, 8 data bit, tanpa paritas dan satu atau lebih bit tanda berhenti. Sedangkan metode pemakaian kode ASCII antara lain : setiap pesan dimulai dengan karakter dollar ($), lalu lima karakter seterusnya menunjukkan jenis pesan yang ditransfer, lalu isi data dengan pemisah tanda koma, setelah itu isi data diakhiri dengan tanda bintang (*) yang diikuti dengan dua karakter hexadesimal yang berupa checksum data. Checksum data ditentukan dengan algoritma Eksklusif-OR semua karakter antara $ dan *. Kemudian pesan diakhiri dengan karakter
. Terdapat 19 jenis kode pengenal menurut standar NMEA (Baddeley, 2001), dari ke-19 jenis kode ini yang paling penting adalah GGA yang menyediakan data ralat GPS, RMC yang menyediakan data minimum GPS dan GSA yang menyediakan data status satelit : 1. $GPBOD - Bearing, origin to destination 2. $GPBWC - Bearing and distance to waypoint, great circle 3. $GPGGA - Global Positioning System Fix Data 4. $GPGLL - Geographic position, latitude / longitude 5. $GPGSA - GPS DOP and active satellites 6. $GPGSV - GPS Satellites in view 7. $GPHDT - Heading, True
19
8. $GPR00 - List of waypoints in currently active route 9. $GPRMA - Recommended minimum specific Loran-C data 10. $GPRMB - Recommended minimum navigation info 11. $GPRMC - Recommended minimum specific GPS/Transit data 12. $GPRTE – Routes 13. $GPTRF - Transit Fix Data 14. $GPSTN - Multiple Data ID 15. $GPVBW - Dual Ground / Water Speed 16. $GPVTG - Track made good and ground speed 17. $GPWPL - Waypoint location 18. $GPXTE - Cross-track error, Measured 19. $GPZDA - Date & Time Penjelasan lebih jelas diberikan sebagai berikut: 1.
$GPBOD - Bearing, origin to destination, menyatakan arah antara suatu titik asal dan titik tujuan.
Contoh : BOD,045.,T,023.,M,DEST,START 045.,T
menyatakan 045 derajat dari "START" ke "DEST"
023.,M
menyatakan 023 derajat Magnetik from "START" ke "DEST"
DEST
destination waypoint ID
START 2.
origin waypoint ID
$GPBWC - Bearing and distance to waypoint, great circle; menyatakan arah dan jarak ke suatu titik acuan. Contoh:
$GPBWC,081837,,,,,,T,,M,,N,*13 BWC,225444,4917.24,N,12309.57,W,051.9,T,031.6,M,001.3,N,004*29 225444
UTC (Universal Time Coordinated ) 22:54:44
4917.24,N garis lintang dari titik acuan 12309.57,W garis bujur dari titik acuan 051.9,T
arah ke titik acuan, derajat yang sebenarnya
031.6,M
arah ke titik acuan, derajat magnetik
001.3,N
jarak ke titik acuan, Nautical miles/mil laut
20
004
kode ID titik acuan
$GPBWC,220516,5130.02,N,00046.34,W,213.8,T,218.0,M,0004.6,N,EGLM*11 1
2
3
4
5 6 7 8
9 10
1 220516
keterangan waktu
2 5130.02
garis lintang dari titik acuan selanjutnya
3 N
North/South (Utara/Selatan)
11 12
13
4 00046.34 garis bujur dari titik acuan selanjutnya 5
3.
W
East/West (Timur/Barat)
6 213.0
jalur yang sebenarnya ke titik acuan
7 T
True Track
8 218.0
Magnetic track ke titik acuan
9 M
Magnetic
10 0004.6
jarak ke titik acuan
11 N
satuan jarak ke titik acuan,N = Nautical miles
12 EGLM
nama titik acuan
13 *11
checksum
$GPGGA - Global Positioning System Fix Data
Tabel 2. Keterangan kode GGA (Baddeley, 2001.) Kode Pengenal
$GPGGA
Global Positioning System Fix Data
Waktu , hhmmss.ss
170834
17:08:34 Z
Latitude (garis lintang)
4124.8963, N
41d 24.8963' LU or 41d 24' 54" LU
,llll.ll, a=N atau S Longitude
= Lintang Utara (garis 08151.6838, W 81d 51.6838' BB or 81d 51' 41" BB
bujur),yyyyy.yy, a=W
= Bujur Barat
atau E Fix Quality: x - 0 = Invalid - 1 = GPS fix - 2 = DGPS fix
1
Data dari Ralat (Fix) GPS
21
Jumlah satelit
05
Jumlah satelit yang terlacak
Horizontal Dilution of 1.5
Keakuratan
Precision (HDOP)
horisontal
relatif
dari
posisi
Altitude (ketinggian)
280.2, M
280.2 meters di atas permukaan laut
Perbedaan Geoid
-34.0, M
-34
meter,
Perbedaan
‘geoid’
WGS84 ellipsoid bumi terhadap ketinggian diatas permukaan laut ) Waktu
sejak Kosong
Tidak ada pemutakhiran
pemutakhiran DGPS Kode
id
statiun Kosong
Tidak ada kode id stasiun
referensi DGPS Checksum
*75
Digunakan oleh program untuk mengetahui kerusakan data selama transmisi
Global Positioning System Fix Data. Data posisi, waktu dan ralat untuk penerima GPS. Contoh 1. $--GGA,hhmmss.ss,llll.ll,a,yyyyy.yy,a,x,xx,x.x,x.x,M,x.x,M,x.x,xxxx hhmmss.ss = UTC / waktu dari posisi yang ditunjukkan llll.ll = garis lintang dari posisi yang ditunjukkan a = N or S (utara/selatan) yyyyy.yy = garis bujur dari posisi yang ditunjukkan a = E or W (timur/barat) x = indikator kualitas GPS (0=no fix, 1=GPS fix, 2=Dif. GPS fix) xx = jumlah satelit yang dipakai x.x = keakuratan pengukuran horisontal x.x = ketinggian antena di atas permukaan laut M = satuan dari ketinggian antenna, meter
22
x.x = selisih Geoid M = satuan dari selisih Geoid, meter x.x = umur data Differential GPS / DGPS (second) xxxx = kode ID stasiun referensi DGPS Contoh 2. $GPGGA,hhmmss.ss,llll.ll,a,yyyyy.yy,a,x,xx,x.x,x.x,M,x.x,M,x.x,xxxx*hh 1 = UTC / waktu dari posisi yang ditunjukkan 2 = garis lintang 3 = N or S / utara - selatan 4 = garis bujur 5 = E or W / timur atau barat 6 = indikator kualitas GPS (0=invalid; 1=GPS fix; 2=Diff. GPS fix) 7 = jumlah satelit yang dipakai 8 = keakuratan pengukuran horisontal 9 = ketinggian antena di atas permukaan laut (geoid) 10 = satuan dari ketinggian antenna, meter 11 = Perbedaan ‘geoid’ WGS84 ellipsoid bumi terhadap ketinggian diatas permukaan laut 12 = satuan dari selisih Geoid, meter 13 = umur data Differential GPS / DGPS (second) 14 = kode ID stasiun referensi DGPS 15 = Checksum 4.
$GPGLL - Geographic position, latitude / longitude; garis bujur-lintang Contoh1. $GPGLL,3751.65,S,14507.36,E*77 Contoh2. $GPGLL,4916.45,N,12311.12,W,225444,A 4916.46,N garis lintang 49 deg. 16.45 min. LU 12311.12,W garis bujur 123 deg. 11.12 min. BB 225444 A
data diambil pada 22:54:44 UTC Data valid
Contoh3. $GPGLL,5133.81,N,00042.25,W*75 1
2
3
4 5
23
1 5133.81 garis lintang saat ini 2 N
North/South = utara/selatan
3 00042.25 garis bujur saat ini 4
W
5 *75 5.
East/West = timur/barat checksum
$GPGSA - GPS DOP and active satellites Contoh 1. $GPGSA,A,3,,,,,,16,18,,22,24,,,3.6,2.1,2.2*3C Contoh 2. $GPGSA,A,3,19,28,14,18,27,22,31,39,,,,,1.7,1.0,1.3*35 1 = Mode: M=Manual, dipaksa untuk beroperasi pada mode 2D atau 3D A=Automatic, 3D/2D 2 = Mode: 1=ralat tidak tersedia 2=2D 3=3D 3-14 = kode ID dari satelit/SV yang digunakan untuk ralat posisi(kosong kalau tidak ada) 15 = PDOP 16 = HDOP 17 = VDOP
6.
$GPGSV - GPS Satellites in view; satelit yang terlacak Contoh. $GPGSV,3,1,11,03,03,111,00,04,15,270,00,06,01,010,00,13,06,292,00*74 $GPGSV,3,2,11,14,25,170,00,16,57,208,39,18,67,296,40,19,40,246,00*74 $GPGSV,3,3,11,22,42,067,42,24,14,311,43,27,05,244,00,,,,*4D $GPGSV,1,1,13,02,02,213,,03,-3,000,,11,00,121,,14,13,172,05*67 Keterangan: 1 = jumlah total pesan/kode berjenis ini pada periode ini 2 = nomor pesan/kode 3 = jumlah satelit yang terlacak 4 = nomor PRN satelit
24
5 = ketinggian dalam derajat, 90 maksimum 6 = sudut Azimuth(000 sampai 359 derajat dari utara ke selatan) 7 = SNR, 00-99 dB (kosong jika tidak ada pelacakan) 8-11 = informasi tentang satelit kedua, seperti bagian 4-7 12-15= informasi tentang satelit ketiga, seperti bagian 4-7 16-19= informasi tentang satelit keempat, seperti bagian 4-7 7.
$GPHDT - Heading, True; arah Arah kendaraan/ kapal dalam derajat $--HDT,x.x,T x.x = Heading, degrees True
8.
$GPR00 - List of waypoints in currently active route Contoh 1. $GPR00,EGLL,EGLM,EGTB,EGUB,EGTK,MBOT,EGTB,,,,,,,*58 Contoh 2. $GPR00,MINST,CHATN,CHAT1,CHATW,CHATM,CHATE,003,004,00 5,006,007,,,*05
9.
$GPRMA - Recommended Minimum specific Loran-C data Contoh. $GPRMA,A,llll.ll,N,lllll.ll,W,,,ss.s,ccc,vv.v,W*hh 1 = status Data 2 = Latitude/ garis lintang 3 = N/S = utara/selatan 4 = longitude/garis bujur 5
= W/E = barat/timur
6 = tidak dipakai 7 = tidak dipakai 8 = kecepatan dalam knot 9 = Course over ground 10 = Variation 11 = arah dari variasi E/W 12 = Checksum 10.
$GPRMB - Recommended minimum navigation info
25
informasi navigasi minimum yang disarankan (dikirimkan oleh penerima saat titik tujuan sudah aktif) Contoh 1. $GPRMB,A,0.66,L,003,004,4917.24,N,12309.57,W,001.3,052.5,000.5,V*0B A
status Data , A = OK, V = peringatan
0.66,L
kesalahan antar-jalur (maksimal 9,9 mil laut), kemudi ke ralat (L = kiri, R = kanan)
003
kode ID titik acuan asal
004
kode ID titik tujuan
4917.24,N titik tujuan, garis lintang 49 derajat. 17.24 min. North 12309.57,W titik tujuan, garis bujur 123 deg. 09.57 min. West 001.3
jarak ke tujuan, mil laut
052.5
arah ke tujuan
000.5
kecepatan kea rah titik tujuan, knot
V
peringatan kedatangan,A = arrived/datang, V = not arrived/tidak datang
*0B
checksum
Contoh 2. $GPRMB,A,4.08,L,EGLL,EGLM,5130.02,N,00046.34,W,004.6,213.9,122.9,A*3D 1 2 3
4 5
6
7
8
9
10
11 12
1 A
keabsahan
2 4.08
di luar jalur
3 L
kemudi ke L=kiri (L/R)
4 EGLL
titik acuan terakhir
5 EGLM
titik acuan berikutnya
6 5130.02
garis lintang dari titik acuan selanjutnya
7 N
North/South = utara/selatan
8 00046.34 garis bujur dari titik acuan selanjutnya 9
W
10 004.6
East/West=barat/timur jarak
13 14
26
11 213.9
arah ke titik acuan.
12 122.9
kecepatan saat mendekat
13 A
keabsahan
14 *3D
checksum
Contoh 3. $GPRMB,A,x.x,a,c--c,d--d,llll.ll,e,yyyyy.yy,f,g.g,h.h,i.i,j*kk 1 = status data (V=peringatan) 2
= kesalahan jalur dalam mil laut
3
= arah kemudi untuk memperbaiki kesalahan jalur (L or R)
4 = kode ID titik acuan asal 5 = kode ID titik acuan tujuan 6 = garis lintang titik tujuan 7 = N or S = U atau S 8 = garis bujur titik tujuan 9 = E or W = barat atau timur 10 = jarak ke titk tujuan dalam mil laut 11 = arah ke titik tujaun, dalam derajat 12 = kecepatan saat mendekati titik tujuan dalam knot 13 = status kedatangan; 14 = Checksum 11.
$GPRMC - Recommended minimum specific GPS/Transit data
Contoh1. $GPRMC,081836,A,3751.65,S,14507.36,E,000.0,360.0,130998,011.3,E*62 Contoh2. $GPRMC,225446,A,4916.45,N,12311.12,W,000.5,054.7,191194,020.3,E*68 225446
waktu UTC 22:54:46
A
peringatan penerima navigasi;A = OK, V = peringatan
4916.45,N
garis lintang 49 deg. 16.45 min LU
12311.12,W
garis bujur 123 deg. 11.12 min BB
000.5
kecepatan , Knots
054.7
Course Made Good, True
27
191194
tanggal 19 November 1994
020.3,E
variasi magnetis 20.3 deg timur
*68
checksum
Contoh3. $GPRMC,220516,A,5133.82,N,00042.24,W,173.8,231.8,130694,004.2,W*70 1 2 3 4 5
6 7 8
9
10 11 12
1 220516
kode waktu
2 A
keabsahab – A=ok, V=invalid
3 5133.82
garis lintang saat ini
4 N
North/South = utara/selatan
5 00042.24
garis bujur saat ini
6 W
East/West= timur/barat
7 173.8
kecepatan dalam knotSpeed in knots
8 231.8
True course
9 130694
kode tanggal
10 004.2
Variation
11 W
East/West= timur/barat
12 *70
checksum
Contoh4. $GPRMC,hhmmss.ss,A,llll.ll,a,yyyyy.yy,a,x.x,x.x,ddmmyy,x.x,a*hh 1 = waktu UTC 2 = status data (V=peringatan penerima navigasi) 3 = garis lintang 4 = N or S=utara/selatan 5 = garis bujur 6 = E or W=timur/barat 7 = kecepatan, knot 8 = Track made good dalam derajat True 9 = tanggal UT 10 = derajat variasi magnetis(dari true course dikurangkan ke arah timur)
28
11 = E or W=timur/barat 12 = Checksum 12.
$GPRTE – Routes contoh. $GPRTE,2,1,c,0,PBRCPK,PBRTO,PTELGR,PPLAND,PYAMBU,PPFAIR, PWARRN,PMORTL,PLISMR*73 $GPRTE,2,2,c,0,PCRESY,GRYRIE,GCORIO,GWERR,GWESTG,7FED*34 1.nomor kode dalam urutan 2.nomor kode 3.'c' = jalur yang sedang aktif, 'w' =daftar titik acuan dimulai dengan titik tujuan 4.nama atau nomor dari jalur yang aktif 5.onwards, nama dari titik acuan pada jalur
13.
$GPTRF - Transit Fix Data Waktu, tanggal, posisi dan informasi yang berhubungan dengan ralat transit $--TRF,hhmmss.ss,xxxxxx,llll.ll,a,yyyyy.yy,a,x.x,x.x,x.x,x.x,xxx hhmmss.ss = waktu UTC xxxxxx = tanggal: dd/mm/yy llll.ll,a = Latitude , N/S yyyyy.yy,a = Longitude, E/W x.x = sudut ketinggian x.x = jumlah iterasi x.x = jumlah interval doppler x.x = pemutakhiran jarak, mil laut x.x = kode ID satelit
14.
$GPSTN - Multiple Data ID kode ID data jamak kode ini dipancarkan sebelum tiap kode individual dimana penerima perlu untuk menentukan sumber data yang tepat dalam system. Contohnya peralatan penduga kedalaman dengan dua frekuensi
29
pemindaian atau peralatan yang menggabungkan data dari berbagai sumber dan menghasilkan satu jenis keluaran. $--STN,xx xx = kode ID pengirim, 00 to 99 15.
$GPVBW - Dual Ground / Water Speed data referensi perairan dan daratan $--VBW,x.x,x.x,A,x.x,x.x,A x.x =kecepatan air arah membujur, knot x.x = kecepatan air melintang, knot A = Status: kecepatan air, A = Data sah x.x = Longitudinal ground speed, knots x.x = Transverse ground speed, knots A = Status: Ground speed, A = Data valid
16.
$GPVTG - Track made good and ground speed Contoh 1. $GPVTG,360.0,T,348.7,M,000.0,N,000.0,K*43 Contoh 2. $GPVTG,054.7,T,034.4,M,005.5,N,010.2,K 054.7,T
True track made good
034.4,M
Magnetic track made good
005.5,N
kecepatan darat, knot
010.2,K
kecepatan darat, Kilometer per jam
Contoh 3. $GPVTG,t,T,,,s.ss,N,s.ss,K*hh 1 = Track made good 2 = huruf 'T' menyatakan bahwa track made good relative terhadap atah utara 3 = tidak dipakai 4 = tidak dipakai 5 = kecepatan di darat dalam knot 6 = huruf 'N' menyatakan bahwa kecepatan di darat dalam knot 7 = kecepatan di darat dalam kilometer/jam 8 = huruf 'K' menyatakan bahwa kecepatan di darat dalam kilometer/jam
30
9 = Checksum Track made good dan kecepatan relative terhadap daratan $--VTG,x.x,T,x.x,M,x.x,N,x.x,K x.x,T = Track/jalur, derajat True x.x,M = Track, derajat Magnetik x.x,N = kecepatan, knots x.x,K = kecepatan, Km/hr 17.
$GPWPL - Waypoint location Contoh 1. $GPWPL,4917.16,N,12310.64,W,003*65 4917.16,N
Latitude dari titik acuan
12310.64,W
Longitude dari titik acuan
003
kode ID titik acuan
saat sebuah jalur sedang aktif kode ini dikirimkan kepada setiap titik acuan pada jalur tersebut secara berurutan. Saat semua titik acuan telah dilaporkan GPR00 dikirimkan pada urutan data selanjutnya. Pada setiap kelompok kode hanya ada satu kode WPL atau kode R00 akan dikirim. Contoh 2. $GPWPL,5128.62,N,00027.58,W,EGLL*59 1
2
3
4 5
6
1 5128.62 Latitude of nth waypoint on list 2 N
North/South
3 00027.58 Longitude of nth waypoint 4
W
East/West
5 EGLL 6 *59 18.
Ident of nth waypoint checksum
$GPXTE - Cross-track error, Measured Contoh 1. $GPXTE,A,A,0.67,L,N A
kode peringatan, V = peringatan (peringatan Loran-C Blink atau SNR )
A
tidak digunakan untuk GPS (Loran-C cycle lock flag)
0.67
jarak kesalahan antar-jalur
31
L
kemudi ke kiri untuk memperbaiki jalur ( L=kiri,R=kanan)
N
satuan jarak, mil laut
Contoh 2. $GPXTE,A,A,4.07,L,N*6D 12 3
19.
45 6
1 A
keabsahan
2 A
pengunci periode
3 4.07
jarak dari jalur
4 L
kemudi ke kiri (L/R)
5 N
satuan jarak
6 *6D
checksum
$GPZDA - Date & Time UTC,hari, bulan, tahun dan zona waktu local $--ZDA,hhmmss.ss,xx,xx,xxxx,xx,xx hhmmss.ss = UTC xx = hari, 01 to 31 xx = bulan, 01 to 12 xxxx = Tahun xx = keterangan zona waktu, 00 to +/- 13 hours xx = keterangan zona waktu (menit) (tanda sama dengan jam) Program-program yang diakui resmi sesuai protokol NMEA antara lain :
NetStumbler Rand McNally StreetFinder Magic e-Map, Microsoft: Streets and Trips, MapPoint, Autoroute PocketMap Navigator OnCourse Navigator Delorme: Street Atlas, Topo USA, XMAP, Fugawi: Marine ENC, Map of America iGuidance OziExplorer
32
TomTom Navigator Via Michelin Destinator Route 66 Rand McNally Street Finder TravRoute Door-to-Door 2000 Mappopolis National Geographic TOPO! CoPilot Live dan lain-lain. E. SINYAL DAN FREKUENSI GPS
Setiap satelit GPS terus-menerus memancarkan sinyal-sinyal kepada peralatan penerima GPS untuk kepentingan penentuan lokasi dan sinkronisasi waktu. Secara umum sinyal-sinyal tersebut terbagi ke dalam dua kategori yaitu sinyal jarak dan sinyal navigasi. Sinyal jarak dipergunakan untuk menentukan jarak penerima dan satelit. Sinyal navigasi memberikan informasi orbit satelit sehingga penerima dapat menghitung posisi satelit (ephemerisnya). Sinyal navigasi juga berisi informasi tentang jaringan GPS secara keseluruhan maupun tentang waktu.
Gambar 14. Modulasi Sinyal GPS
33
E.1. SINYAL JARAK
Sinyal jarak diperlukan untuk menghitung signal transmit time, waktu yang diperlukan sinyal dari satelit mencapai penerima, sering juga disebut Time of Arrival (TOA), yang apabila dikalikan dengan kecepatan cahaya dalam vakum (299792458m/s) akan memberikan informasi jarak dari satelit kepada penerima. Setiap satelit memancarkan sinyal-sinyal GPS dalam dua jenis kode spektrum yaitu kode Coarse / Acquisition (C/A) yang tersedia secara gratis untuk umum dan kode Precise (P) yang terenkripsi dan dipergunakan oleh militer. Kode C/A dan kode P didesain berbeda fase 90° (Quadra-Phase). Tabel 3. Pita Frekuensi GPS Pita Frekuensi
Fase
L1
1.In-Phase
(1575.42
dengan
MHz)
pembawa
Penggunaan
Penggunaan
Awal
Sekarang
(I)-sefase Kode P(Y) yang Kode P(Y) yang gelombang terenkripsi
2. Quadra-Phase (Q)
terenkripsi
dan
Kode M (militer) Kode C/A
-berbeda fase 90° dengan
Kode
C/A
dan
kode sipil L1
gelombang pembawa L2
1. In-Phase
(1227.60
Kode P(Y) yang Kode P(Y) yang terenkripsi
MHz)
terenkripsi
dan
Kode M (militer) 2. Quadra-Phase
-
Kode
sipil
L2
(L2C) L5 (1176.45 MHz)
1. In-Phase
-
Sinyal Pilot Safety of Life (SoL)
34
2. Quadra-Phase
-
Sinyal Data Safety of Life (SoL)
Gambar 15. Pembuatan PRN Kode C/A adalah kode PRN (Pseudo Random Number) sepanjang 1.023 bit yang dipancarkan 1,023 Megabit /second (1,023 Mb/s) yang diulang terus setiap satu milidetik. Keunggulan dari kode random dengan ribuan bit ini adalah kerumitannya sehingga hanya dapat diterjemahkan jika benar-benar sama dan setiap satelit masing-masing mempunyai kode C/A PRN yang berbeda. Metode ini juga digunakan dalam teknologi CDMA (Code Division Multiple Access) di mana penerima dapat menerima sinyal dari berbagai satelit pada frekuensi yang sama. Tapped Feedback Shift Registers dipergunakan untuk menghasilkan kode biner 0 dan 1 secara urut dengan frekuensi 1,023 MHz. Pada setiap pulsa, bit pada register digeser ke kanan di mana isi dari register paling kanan di baca sebagai keluaran. Data baru pada register paling kiri dibuat dengan penjumlahan modulo-2 (binary sum) dari sekelompok register tertentu. Pada kode C/A, mempergunakan dua buah TFSR 10 bit yang menghasilkan dua buah kode Gold (G) yaitu G1 dengan menghitung polynomial 1 + X3 + X10 dan G2 dengan menghitung polynomial 1 + X2 + X3 + X6 + X8 + X9 + X10. Keluaran dari register paling kanan dari G1 TFSR dijumlahkan secara modulo-2 dengan terhadap isi register G2.
35
Kombinasi keluaran yang berbeda dari register G2 menghasilkan kode PRN yang berbeda. Ada 36 jenis kode yang berbeda yang bisa dihasilkan dalam satu kali proses.
Gambar 16. Modulasi kode C/A Kode Precision juga merupakan kode PRN (kode acak) namun setiap satelit mempergunakan sebanyak 6.1871 × 1012 bit kode dan hanya diulang satu minggu sekali (dipancarkan dengan kecepatan 10,23 Mbit/detik). Kode P sepanjang ini cukup aman terhadap interferensi yang timbul dari obyek-obyek tata surya.
Untuk
mencegah
penggunaannya
oleh
pihak-pihak
yang
tidak
berkepentingan maka kode P dienkripsi, dengan suatu algoritma enkripsi, kode W, untuk menghasilkan suatu kode akhir, kode Y. Kode yang terenkripsi inilah
yang ditransmisikan ke penerima (kode P(Y)). Kode enkripsi W tetap dirahasiakan terhadap masyarakat namun diperkirakan berada di sekitar 20 kHz yang lebih rendah frekuensinya dari kode P. Hal ini memperbolehkan penerjemahan kode Y tanpa mengetahui detail dari kode W (Nerem, 2004). Kode PRN GPS dibuat dari angka 1 sampai 37 (hanya angka 1-31 yang dipakai, sedangkan selebihnya dipakai oleh oleh peralatan navigasi darat).
36
Gambar 17. Modulasi kode P Kode C/A dibuat unik untuk masing-masing satelit sedangkan kode P pada masing-masing satelit sebenarnya merupakan potongan dari kode P utama dengan panjang kira-kira 2.35 × 1014 bit (235,000,000,000,000 bit), masing-masing satelit memancarkan kode bagiannya yang berbeda-beda.
E.2. SINYAL NAVIGASI
Sinyal navigasi berisi tiga bagian pesan yaitu : informasi waktu dan tanggal, data ephemeris dan almanak. Informasi waktu juga berisi tentang status satelit dan kesehatannya. Data ephemeris memberikan informasi orbit satelit secara akurat. Almanak berisi data orbit / lokasi dan informasi masing-masing satelit yang berada pada seluruh jaringan GPS dan nomor PRNnya masingmasing. Data ephemeris berisi jalur-jalur orbit sesuai dengan hukum Keppler yang dikoreksi dengan memperhitungkan gangguan radiasi matahari dan medan-medan gravitasi yang tidak uniform. Data ephemeris sangat terperinci dan hanya mempunyai masa berlaku 30 menit sedangkan data almanak bersifat umum dan
37
dapat berlaku selama beberapa minggu. Almanak dipergunakan untuk membantu penerima GPS untuk menentukan satelit mana yang harus dicari, setelah menemukan sinyal satelit yang dimaksud, penerima mengambil data ephemeris dari satelit yang bersangkutan. Penentuan posisi satelit tidak dapat ditentukan sampai penerima GPS menerima keseluruhan data ephemeris secara lengkap dan akurat dari satelit tersebut. Sinyal navigasi tersusun dalam bentuk 1.500 bit data, yang terbagi lagi atas lima bagian (frame) masing-masing sebesar 300 bit dan dipancarkan dengan kecepatan 50 bps. Sehingga setiap bagian memerlukan 6 detik untuk menyelesaikan pemancaran datanya. Bagian 1 berisi data jam dan tanggal, status satelit dan kondisinya Bagian 2 dan 3 , berisi data ephemeris satelit Bagian 4 dan 5, berisi 1/25 bagian dari almanak, sehingga untuk memperoleh isi almanak secara keseluruhan (15.000 bit) diperlukan waktu 12,5 menit. Transfer data almanak akan memakan waktu 12,5 menit, hal inilah yang menyebabkan waktu jeda yang lama bagi peralatan pemakai GPS saat pertama kali dinyalakan supaya berada pada status siap pakai. Informasi almanak dipergunakan untuk memantau satelit-satelit GPS yang lain, sedangkan data ephemeris dari masing-masing satelit digunakan untuk menentukan posisi satelitsatelit yang aktif dipakai. Waktu yang diperlukan untuk memperoleh informasi ini menyebabkan waktu jeda yang cukup lama pada saat penentuan posisi pertama kali setelah peralatan penerima GPS dimatikan selama beberapa jam. . E.3. GELOMBANG PEMBAWA
Kode C/A dan kode P adalah data, sedangkan untuk mentransmisikannya diperlukan gelombang pembawa. Gelombang pembawa dihasilkan dengan jam kristal cesium atau rubidium dengan frekuensi 10,23 MHz. Setiap satelit diperlengkapi dengan dua buah jam atom cesium dan dua buah jam atom rubidium, sehingga diperoleh ketepatan waktu 10-13 detik dalam satu hari atau satu detik dalam satu juta tahun dengan tiga buah jam atom rubidium pada satelit blok
38
IIR dan IIR-M.
Satelit-satelit yang termasuk golongan blok IIF bahkan
mempergunakan maser hidrogen yang mempunyai ketepatan waktu lebih baik. Proses modulasi data ke dalam gelombang pembawa diperlihatkan pada gambar 12, dimana gelombang pembawa sinusoidal disuperposisikan dengan gelombang data yang bersifat kotak (square wave).
Gambar 18. Gelombang pembawa, sinyal jarak dan sinyal navigasi
siklus Gelombang pembawa Kode data
Gelombang pembawa yang termodulasi
Gambar 19. Modulasi gelombang pembawa dengan data yang dibawanya
39
Gambar 20. Modulasi kode C/A dan P Gelombang pembawa yang dipakai adalah pada pita L, yaitu dua frekuensi pita L, L1 dan L2 (Reinard, 2000) . L1 dimodulasikan dengan kode C/A (kode publik)
maupun kode P (kode militer), sedangkan L2 dimodulasikan dengan kode P saja. Pemakaian dua jenis frekuensi ini berguna untuk mengukur adanya gangguan ionosfer sehingga dapat menghilangkan pengaruh derau yang timbul. Selain itu berguna juga untuk data cadangan dimana data GPS diperoleh dari dua sumber yang berguna apabila mengalami kesulitan pengolahan data jika dari satu sumber saja. Dan juga berguna saat terjadinya gangguan disengaja pada sistem GPS melalui jamming dari orang-orang yang tidak bertanggung jawab. Frekuensi L1 diperoleh dengan mengalikan frekuensi dasar 10,23 MHz dengan 154 sehingga diperoleh 1575.42MHz (λ =19 cm) sedangkan frekuensi L2 diperoleh dengan mengalikan frekuensi dasar dengan 120 sehingga diperoleh frekuensi 1227.60MHz (λ=24 cm).
40
E.4. PENSINYALAN TAMBAHAN
Sistem GPS telah beroperasi dengan penuh sejak 17 Juli 1995 mempergunakan ketiga jenis sinyal di atas. Namun karena perkembangan teknologi dan juga bertambahnya kebutuhan akan pemakaian GPS dalam bidang sipil menuntut adanya pensinyalan tambahan. Pertama kali diumumkan oleh wakil presiden AS pada tahun 1998 dan dikuatkan oleh keputusan konggres AS pada tahun 2000 yang menyebut proyek tersebut sebagai GPS III. Sistem GPS III membutuhkan stasiun darat dan satelit yang baru, dengan tambahan sinyal navigasi untuk keperluan militer maupun sipil. Selain itu juga dirancang agar sistem ini mempunyai keakuratan dan ketersediaan yang lebih baik bagi semua pemakai sistem GPS. Sistem GPS III direncanakan akan selesai kirakira tahun 2013. E.4.1. SINYAL L2C
Tambahan sinyal yang pertama kali diumumkan adalah sinyal L2C yang digunakan untuk keperluan sipil. Kode sipil ini dipancarkan pada frekuensi yang berbeda daripada L1 untuk kode C/A, yaitu frekuensi L2 sehingga disebut sinyal L2C (kode Civil (sipil) pada L2). Oleh karena perbedaan ini, maka pensinyalan L2C memerlukan perangkat keras baru pada satelit GPS sehingga hanya akan dapat dipergunakan pada satelit GPS dengan desain baru yaitu satelit Block IIR-M dan yang akan datang. Tidak seperti kode C/A, sinyal L2C mempergunakan dua buah kode PRN sebagai sinyal jarak, yaitu kode Civilian Moderate (CM) dan kode Civilian Long (CL). Kode CM terdiri dari 10.230 bit kode yang diulang setiap 20 ms. Kode CL terdiri dari 767.250 bit kode yang diulang setiap 1.500 ms. Masing-masing sinyal dipancarkan dengan kecepatan 511.500 bps, namun keduanya dimultipleksikan sehingga kecepatannya bersamanya menjadi 1.023.000 bps. Kode CM dimodulasikan dengan metode sinyal navigasi CNAV sedangkan kode CL tidak dimodulasikan dengan data apapun sehingga disebut sinyal tanpa data . Jika dibandingkan dengan sinyal C/A, sinyal L2C dapat dipergunakan untuk metode
41
pengembalian data 2,7 dB lebih baik dan pelacakan 0,7 dB lebih baik sekalipun sinyal L2C dipancarkan dengan daya 2,3 dB lebih lemah. E.4.2. PESAN NAVIGASI CNAV
Metode navigasi CNAV merupakan perbaikan dari pesan navigasi sebelumnya (NAV) karena didesain lebih akurat. Dalam format pesan CNAV, pesan navigasi seperti waktu, status, Ephemeris dan almanak tidak lagi mempergunakan frame melainkan menggunakan metode paket data seperti protokol TCP/IP pada internet. Metode paket data mempergunakan dua bagian pesan, yang pertama paket kendali (PCI : Protocol Control Information) dan yang kedua data yang ingin ditransmisikan. PCI terletak di depan dan di belakang pesan sedang data yang diinginkan berada di antaranya. Dengan pesan navigasi CNAV dua dari empat pesan yang dikirimkan berisi data ephemeris dan minimal satu dari empat paket data berisi data waktu, namun sebenarnya desain dari CNAV memperbolehkan beragam paket data untuk ditransmisikan. Dengan 32 satelit GPS yang beroperasi saat ini sedangkan kebutuhan data yang perlu dipancarkan oleh satelit masih kecil maka sebenarnya pemakaian kapasitas transmisi data satelit GPS belum mencapai 75%,
F. SENSOR GPS
Gambar 21. Sensor GPS versi OEM, ELINK EG-T10
42
Elink Tecnologies, Inc™ merupakan salah satu pembuat sensor GPS yang banyak dipakai oleh produsen peralatan penerima GPS / OEM (Original Equipment Manufacturer). Salah satu sensor versi OEMnya adalah ELINK EGT10. Dibuat berdasarkan arsitektur chipset SiRFstarII yang telah banyak digunakan dalam aplikasi GPS. Waktu yang dibutuhkannya untuk aktif dari kondisi mati adalah 45 detik, dari kondisi menyala adalah 8 detik. Sensor ini memiliki 12 jalur sinyal sehingga dapat memantau 12 satelit GPS sekaligus untuk menjalankan fungsinya, dengan waktu pantau ulang selama 0,1 detik. Mempunyai fitur hemat daya. Mempergunakan mikroprosesor ARM7TDMI yang dapat diprogram oleh pemakai. Diperlengkapi dengan memori berjenis Static RAM dengan kapasitas 1Mb dan dapat ditambah sampai kapasitas 8Mb. Diperlengkapi juga dengan memori non-volatile (ROM) berjenis memori flash dengan kapasitas 4Mb yang dapat ditambah sampai 16Mb. Dua buah bandar serial berjenis tegangan TTL, satu dipergunakan untuk menerima sinyal perintah GPS dan satu sebagai masukan RTCM-104 DGPS. Sensor ini mempunyai ukuran fisik 71,12x40,64x14,4 mm. Mendukung standar protocol NMEA-0183 dan SiRF. Mempunyai demodulator RTCM-104 DGPS dan WAAS (Elink, 2006). Sensor ini mendukung protocol NMEA GPGGA (Global Positioning System Fix Data )(Baddeley ,2001) : G. MIKROKONTROLER MCS-51
Mikrokontroler merupakan suatu sistem komputasi yang terintegrasi yang mencakup prosesor, memori (RAM dan ROM) , serta pena masukan keluaran (I/O). MCS 51 merupakan keluarga mikrokontroler yang didesain oleh Intel Corporation™
yang
telah
berkembang
menjadi
berbagai
turunan
yang
dikembangkan oleh perusahaan lain. Atmel Corporation ™ merupakan salah satu pengembangnya yang memproduksi mikrokontroler seri 89x51. Beberapa karakteristik teknis dari mikrokontroler (Atmel, 2005) ini antara lain: 1.
Memori berjenis flash berbasis semikonduktor berkapasitas 4KByte dengan ketahanan tulis ulang sebanyak 1000 kali.
2.
Catu daya sebesar 4-5,5 volt.
43
3.
Frekuensi kerja dari 0-33 MHz.
4.
Penguncian memori terprogram dalam tiga tahap.
5.
Memori RAM internal sebesar 128x8 bit.
6.
Jalur I/O sebesar 32 pena.
7.
Timer / Counter 16 bit berjumlah dua.
8.
Enam sumber interupsi (serial, timer dan saklar eksternal).
9.
Jalur
komunikasi
serial
UART
(Universal
asynchronous
receiver/transmitter ). 10. Tersedia mode hemat daya : low power (6,5 mA) dan power down (50 μA) (Atmel, 2008) 11. Bendera power off. 12. Metode pemrograman ISP (mode byte dan mode page).
Gambar 22. diagram pena dari MCS AT89S51 dengan bungkus PDIP (Plastic Dual-In-line Package , thefreedictionary.com,2008)
44
Gambar 23. Diagram blok dari arsitektur internal AT89S51.
H. DT-51™ MINIMUM SYSTEM (MINSYS)
Innovative Electronic™ merupakan salah satu perusahaan pembuat sistem mikrokontroler berbasis AT89S51. Produknya yang digunakan dalam penelitian ini adalah DT-51 MinSys versi 3.3. Di dalam DT-51™ MinSys terdapat kernel yang didesain untuk mempermudah penggunaan mcs-51 terutama untuk periferal tambahan seperti LCD ataupun periferal lain yang menggunakan sistem bus mcs51 yang dibuat oleh Innovative Electronics™. Terdapat juga tambahan memori eksternal EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only memory) AT28C64B buatan Atmel Corporation™ yang memberikan kapasitas 8 kilo Byte.
45
Spesifikasi khusus dari DT-51™ MinSys antara lain : 1. Mempergunakan AT89S51 dengan memori flash 4 KB dan mendukung varian MCS-51 dengan 40 pena lainnya seperti AT89S52, AT89S53, AT89S8252, AT89LS53 dan AT89LS8252. 2. Komunikasi serial dengan komputer dengan standar RS-232. 3. Memori EEPROM sebesar 8kB untuk menyimpan data dan program. 4. 4 bandar masukan keluaran dengan kapasitas 8 bit. 5. Bandar keluaran untuk LCD (Liquid Crystal Display). (Innovative Electronics, 2009)
Gambar 24. DT-51 Minimum System versi 3.3 buatan Innovative ElectronicsTM
46
I. KOMUNIKASI SERIAL
Komunikasi serial merupakan salah satu jenis komunikasi yang populer selain komunikasi paralel, standar yang digunakan disebut sebagai RS-232. Komunikasi serial berlangsung secara dua arah (full duplex). Data dikirim secara berurutan satu per satu. Sedangkan data baru bisa dipahami apabila merupakan kumpulan 8 bit yang disebut byte. Sehingga memerlukan pengolahan sebelum pengiriman maupun sesudah penerimaan data supaya data dapat diterjemahkan. Perangkat keras yang melakukan proses ini disebut UART (Universal Asynchronus Receiver Transmiter (Peacock, 1998). Beberapa ciri khas komunikasi serial antara lain: 1. Kabel serial bisa berukuran cukup panjang. Hal ini karena bandar serial mengirimkan logika ‘1’ sebagai -3 volt hingga -25 volt dan logika ‘0’ sebagai +3 volt sampai +25 volt. Rentang tegangan sebesar 50 volt ini menangkal adanya pengaruh perubahan sinyal karena kehilangan daya sehingga memungkinkan kabel serial sepanjang kira-kira 15 meter. Makin tinggi kecepatan pengiriman datanya makin pendek kabel yang mungkin dipakai supaya kehandalan data tetap terjamin. Tabel 4. Tingkat Tegangan RS-232 (Bies, 2009) Tingkat Logika Transmitter Capable (V)
Receiver Capable (V)
Space State (0)
+5...+15
+3...+25
Mark State (1)
-5...-15
-3...-25
-
-3...+3
Undefined
Tabel 5. Panjang Kabel dari Standar RS232 menurut Texas Instrument (Bies, 2009) Panjang Kabel Maksimal (feet) Baudrate 19200
50
9600
500
4800
1000
2400
3000
47
2. Untuk mengirimkan data hanya diperlukan tiga kabel saja yaitu satu untuk mengirim data, satu untuk menerima data dan satu untuk sinyal detak. 3. Memungkinkan digunakannya sinar inframerah sebagai pengganti kabel. Karena sinyal inframerah juga dikirimkan secara serial. 4. Apabila mikrokontroler menggunakan SCI (Serial Communication Interface) untuk berkomunikasi dengan sensor-sensor yang mengukur besaran fisis maka penggunaan komunikasi serial memudahkan disain pengkabelan apabila dihubungkan banyak sensor sekaligus. (Dwi Sutadi, 2003) Terdapat sebuah register penerima SBUF dan sebuah register penyangga pengirim yang diberi nama SBUF juga. Keduanya terpisah secara fisik namun pemakaian melalui perangkat lunak memakai nama yang sama. Selain itu terdapat penyangga penerima berfungsi untuk menerima byte kedua sebelum byte pertama dibaca oleh SBUF penerima. Apabila byte kedua selesai diterima dan byte pertama belum juga dibaca oleh SBUF maka salah satu byte akan hilang. Bandar serial pada AT89S51 memiliki 4 mode kerja yang berbeda. Satu mode bekerja secara sinkron sedangkan ketiga mode lainnya bekerja secara asinkron. Mode sinkron berarti pengiriman data sesuai dengan sinyal detak yang sama-sama dipakai oleh pengirim dan penerima. Keempat mode kerja tersebut antara lain: 1.
Mode 0 Mode ini bekerja secara sinkron, data dikirim dan diterima 8 bit sekaligus. Dimulai dari bit yang bobotnya paling kecil (LSB Least Significant Bit: bit 0) dan diakhiri dengan bobot paling besar (MSB Most Significant Bit:bit 7). Kecepatan pengiriman (baudrate) data sebesar 1/12 frekuensi kristal yang digunakan.
2.
Mode 1 Mode ini bekerja secara asinkron. Data diterima dan dikirim 10 bit sekaligus. Diawali dengan 1 bit permulaan disusul 8 bit data yang dimulai
48
dari bit LSB (bit 0) lalu diakhiri dengan 1 bit penutup. Kecepatan data bisa diatur sesuai kebutuhan. 3.
Mode 2 Mode ini bekerja secara asinkron. Data dikirim dan diterima 11 bit sekaligus. Diawali 1 bit permulaan disusul 8 bit data yang dimulai dari LSB (bit 0) kemudian bit ke-9 yang bisa diatur dan diakhiri 1 bit berhenti. Kecepatan data bisa dipilih 1/32 atau 1/64 kali dari frekuensi kristal yang digunakan.
4.
Mode 3 Mode ini sama dengan mode 2, hanya saja kecepatan data bisa diatur sama seperti mode 1. Dalam MCS-51 terdapat register kendali dan status untuk bandar serial
yang disebut SCON (Serial Port Control Register) yang mengandung bit-bit pemilihan mode kerja serial, bit data ke-9 (TB8 dan RB8) serta bit-bit interupsi serial (TI dan RI) Tabel 6. Alamat Serial Port Control Register Bit Alamat Simbol
Keterangan
SCON.7
9FH
SM0
Pemilih mode komunikasi serial
SCON.6
9EH
SM1
Pemilih mode komunikasi serial
SCON.5
9DH
SM2
Pemilih mode komunikasi multiprosesor
SCON.4
9CH
REN
Receiver Enable, harus diaktifkan untuk menerima banyak karakter
SCON.3
9BH
TB8
Bit ke-8 dan bit ke-9 yang dikirim
SCON.2
9AH
RB8
Bit ke-9 dan bit ke-9 yang diterima
SCON.1
99H
TI
Transmit Interupt Flag, diaktifkan saat karakter selesai dikirim
SCON.0
98H
RI
Receive Interupt Flag, diaktifkan saat karakter selesai diterima
Pengaturan Baudrate dari komunikasi serial ditunjukkan oleh tabel 7
49
Tabel 7. Penghitungan Baudrate komunikasi serial Mode Baudrate 0 1
1/12 frekuensi kristal (oscilator) SMOD = 0 Baudrate=
2 3
SMOD = 1 f osc 12 x[256 − TH 1]x32
1/32 x frekuensi kristal osilator Baudrate=
f osc 12 x[256 − TH 1]x32
Baudrate=
f osc 12 x[256 − TH 1]x16
1/64 x frekuensi kristal osilator Baudrate=
f osc 12 x[256 − TH 1]x16
Tabel 8. Nilai dan Konfigurasi Baud Rate pada Register MCS51 Serial Timer 1 Frekuensi SMOD Mode Mode Baud Rate Kristal C/ T
Reload
1,3
19,2 Kbps
11,0592 MHz
1
0
2
FDH
1,3
9,6 Kbps
11,0592 MHz
0
0
2
FDH
1,3
4,8 Kbps
11,0592 MHz
0
0
2
FAH
1,3
2,4 Kbps
11,0592 MHz
0
0
2
F4H
1,3
1,2 Kbps
11,0592 MHz
0
0
2
E8H
1,3
137,5 bps
11,9856 MHz
0
0
2
1DH
1,3
110 bps
6 MHz
0
0
2
72H
1,3
110 bps
12 MHz
0
0
1
FEEBH
J. PENGUBAH LOGIKA TTL-RS232
Sensor GPS dan MCS-51 mempergunakan logika TTL (Transistor
Transistor Logic) yaitu logika ‘0’ diartikan sebagai tegangan 0-0,8 volt sedangkan logika ‘1’ diartikan sebagai tegangan 3,4-5 volt. Sedangkan komunikasi serial mempergunakan tingkat logika RS-232.
50
Gambar 25. Beragam Tingkat Tegangan dari Logika-logika IC (www.interfacebus.com) Oleh karena itu, supaya kita dapat melakukan komunikasi serial antara MCS51/sensor GPS dengan PC kita memerlukan pengubah logika TTL-RS232. Salah satu IC yang populer untuk keperluan ini adalah MAX-232. Di dalam IC ini terdapat Charge Pump yang akan membangkitkan +10 volt dan -10 volt dari sumber +5 volt tunggal. Dalam IC DIP (Dual Inline Package) 16 pena (8 pena x 2 baris) ini terdapat 2 buah transmitter dan 2 buah receiver (Putra, 2002).
51
Gambar 26. IC MAX232 dan Diagram Internalnya. K. LIQUID CRYSTAL DISPLAY (LCD).
LCD merupakan peralatan keluaran digital yang sering dipakai dalam kehidupan kita sehari-hari. Mulai dari telepon seluler, kalkulator, kulkas, jam tangan, komputer jinjing, pemutar CD dan sebagainya. LCD sering dipakai karena kebutuhan dayanya yang rendah serta bentuknya yang tipis dan bobotnya yang ringan yang cocok untuk sistem-sistem terintegrasi (Warren, 2002). LCD tersusun dari molekul-molekul kristal cair yang berada pada fase
nematic (Tyson, 2008) dan disebut molekul twisted nematic (TN) di mana molekul-molekulnya mempunyai arah orientasi yang seragam, berbeda dengan molekul isotropic yang orientasi molekul-molekulnya acak. Orientasi molekulmolekul ini dapat dipengaruhi oleh arus listrik yang diterimanya. Dengan memberikan arus listrik dengan beda tegangan berbeda maka akan diperoleh orientasi arah molekul yang berbeda-beda. Mikrokontroler dapat digunakan untuk mengeluarkan tampilan data pada LCD dengan menggunakan dekoder tertentu (Sparkfun, 1998). MinSys telah menyediakan bandar khusus untuk LCD seri Hitachi HD44780 sehingga keduanya bisa langsung dihubungkan.
52
Gambar 27. Teknologi LCD L. PEMROGRAMAN.
Pemrograman sistem pemantau posisi ini menggunakan beberapa jenis bahasa pemrograman. Untuk pemrograman mikrokontroler MCS-51 dipergunakan M-IDE Studio for MCS-51 Build 051126 Standar Edition. AVSIM51 untuk mensimulasikan program yang telah dibuat. Downloader DT-51 Windows Downloader versi 2 untuk mentransfer program ke DT-51 MinSys. Program Delphi versi 7 untuk menampilkan data posisi di PC. L.1.
PROGRAM EDITOR M-IDE STUDIO FOR MCS-51
M-IDE merupakan salah satu editor bahasa assembler untuk mcs-51 yang didisain
untuk
sistem
operasi
WindowsTM
sehingga
mempermudah
penggunaannya dalam hal pembuatan, pencarian kesalahan (debuging) maupun simulasinya. Program ini akan menyimpan program assembly dengan file berakhiran *.asm dan mengkompilasinya menghasilkan file berakhiran *.hex yang dapat langsung dipahami oleh mcs-51
53
Gambar 28. Tampilan Program M-IDE Studio for MCS-51 L.2.
PROGRAM SIMULASI AVSIM51
AVSIM51 merupakan program simulasi program assembly mcs-51 berbasis DOS yang dibuat oleh Ken Anderson Software, yang merupakan program simulasi bawaan pada kit DT-51TM MinSys versi 3.3 yang dipakai. Program ini akan mensimulasikan program assembly seakan-akan program berjalan pada perangkat keras mcs-51 yang sebenarnya. Sekalipun masih berbasis DOS namun kemudahan penggunaan dan tampilan yang informatif menjadikan penulis lebih memilihnya dibandingkan program simulasi bawaan dari M-IDE.
54
Gambar 29. Tampilan Progam AVSIM51 L.3.
PROGRAM DOWNLOADER DT-51 WINDOWS DOWNLOADER
DT-51TM Windows Downloader merupakan program downloader bawaan DT-51TM MinSys. Program Downloader dipergunakan untuk mentransfer file hex yang merupakan kompilasi dari program assembly dengan M-IDE. Proses transfer menggunakan protokol serial RS-232.
55
Gambar 30. Program DT-51 Windows Downloader
56
BAB III METODOLOGI PENELITIAN A. TEMPAT DAN WAKTU PENELITIAN A.1. TEMPAT PENELITIAN
Penelitian dilaksanakan di Laboratorium Micron Jurusan Fisika FMIPA Universitas Sebelas Maret, area kampus Universitas Sebelas Maret dan Desa Temon, Karanganyar. A.2. WAKTU PENELITIAN
Penelitian dilaksanakan pada bulan Oktober 2008 sampai dengan bulan Juli 2009. B. ALAT DAN BAHAN PENELITIAN
Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini adalah: 1. Seperangkat komputer pribadi
(1 buah)
2. Sensor GPS EG-T10
(1 buah)
3. GPSmap Garmin 60CSx
(1 buah)
4. Osiloskop Goldstar OS-3020
(1 buah)
5. Function Generator Instek GFG 8015G
(1 buah)
5. Multimeter
(1 buah)
6. Baterai Recharge ukuran AA bertegangan 1,2 V
(4 buah)
7. Charger Baterai
(1 buah)
8. Rangkaian perubah TTL-RS232 berbasis MAX232
(1 buah)
9. DT-51 MinSys versi 3.3
(1 buah)
10. LCD 16x2
(1 buah)
C. RANCANGAN ALAT
Rancangan alat yang digunakan terdiri dari gabungan perangkat keras dan perangkat lunak. Perangkat keras terdiri dari rangkaian sensor GPS dan mikrokontroler. Perangkat lunak terdiri dari program assembler MCS51 yang dijalankan oleh MinSys untuk melakukan akuisisi data GPS.
56
57
Sensor GPS EG-T10
DT-51 MinSys 3.3
TTL-RS232 Converter
LCD 16x2
Gambar 31. Diagram Rancangan Perangkat Keras Sensor GPS EG-T10 akan menerima data GPS dari satelit sesuai standar NMEA 0183 kemudian data tersebut ditransfer ke DT-51 MinSys dengan protokol serial. MinSys akan menampilkan data tersebut pada LCD. Contoh data GPS: $PSRFTXT,Version: 2.4.14.01-XTracX220-008521*15 $PSRFTXT,TOW: 287660*18 $PSRFTXT,WK: 1542*67 $PSRFTXT,POS: -2267687 5901172 -845519*10 $PSRFTXT,CLK: 95446*27 $PSRFTXT,CHNL: 12*73 $PSRFTXT,Baud rate: 4800 System clock: 24.553MHz*76 $PSRFTXT,DF PRO: ÙeÝÿ, 4800*88 $GPGGA,165644.244,0733.5185,S,11051.4778,E,1,07,1.3,133.4,M,5.6,M,,0000*72 $GPRMC,165644.244,A,0733.5185,S,11051.4778,E,0.00,355.87,280709,,,A*7B $GPVTG,355.87,T,,M,0.00,N,0.0,K,A*01
$PSRFTXT menjelaskan spesifikasi firmware dari EG-T10 yaitu XtracX220 yang menunjukkan kelas sensor SIRF. Sensor GPS akan terus menerus mengeluarkan data seperti ini selama sensor tersebut menerima data dari satelit. Apabila akuisisi data dilakukan di dalam ruangan, yang tidak terjangkau sinyal satelit GPS maka nilai Bujur dan Lintang akan bernilai nol $GPGGA,165644.244,0000.0000,S,00000.0000,E,1,07,1.3,133.4,M,5.6,M,,0000*72.
Data-data ini dikeluarkan oleh sensor dengan tingkat tegangan TTL sedangkan MinSys hanya bisa menerima data melalui bandar serialnya dalam tingkat
58
tegangan RS232, oleh karena itu diperlukan pengubah TTL-RS232. Pengubah TTL-RS232 yang dipakai berbasis IC MAX232. Oleh MinSys, data-data ini akan diseleksi untuk menyimpan hanya data yang diperlukan saja yaitu sentence GPGGA yang berisi keterangan waktu, lintang dan bujur (SIRF Technologi, Inc., 2007). Kemudian hasil tersebut ditampilkan di LCD. D. TAHAPAN PENELITIAN
Tahapan-tahapan yang dilakukan dalam penelitian yaitu perakitan dan pengujian perangkat keras,
pembuatan dan pengujian perangkat lunak,
pengambilan dan pengolahan data serta pembahasan. Pengujian perangkat keras bertujuan untuk meyakinkan kebenaran rangkaian alat yang dapat menghasilkan data yang benar. Hasil dari perangkat keras akan ditampilkan menggunakan perangkat lunak. Pengujian perangkat keras meliputi pengujian berfungsinya pengubah TTL-RS232 (dibuktikan dengan perubahan logika dari sinyal yang ditampilkan dengan osiloskop) kemudian dilakukan pengujian akuisisi data sensor GPS EG-T10 (dibuktikan dengan perbandingan sensor GPS lain, dalam hal ini Garmin GPSmap 60CSx). Untuk perangkat lunak terdiri dari perangkat lunak pembacaan data dari sensor GPS melalui mikrokontroler. Prosedur kerja dari tahapan penelitian yang dilakukan ditunjukkan oleh diagram alir sebagai berikut: Pengujian Kinerja Pengubah TTL-RS232 Pengujian Akuisisi Data Sensor GPS EG-T10
Pengolahan Data & Pembahasan
Gambar 32. Tahapan-tahapan Penelitian
59
D.1. PENGUJIAN KINERJA PENGUBAH TTL-RS232
Untuk membuktikan bahwa pengubah TTL-RS232 yang dipakai berfungsi dengan baik maka perlu dilakukan pengujian kinerjanya. Karena sensor EG-T10 mempergunakan level tegangan TTL sebagai keluaran sehingga bagi pengubah TTL-RS232 keluaran ini menjadi masukan, sedangkan sensor EG-T10 tidak memerlukan masukan data untuk konfigurasi sehingga hanya akan dilakukan pengujian perubahan level tegangan dari TTL ke RS232. TTL mendefinisikan logika 1 sebagai tegangan 5 volt dan logika 0 sebagai tegangan 0 volt, sementara RS232 mendefinisikan logika 1 sebagai nilai tegangan sebesar -3 sampai -25 volt dan logika 0 sebagai tegangan 3 sampai 25 volt. Maka perubahan yang diharapkan adalah adanya perubahan nilai tegangan dengan fase yang sama atau perubahan tegangan teramati dengan waktu yang sama. Misal data awal TTL menunjukkan 5 volt maka pada fase yang sama haruslah terbaca nilai sebesar interval [3,25] volt. Pengujian ini dilakukan dengan memberi suatu sumber TTL (Function Generator) sebagai masukan osiloskop pada kanal 1 kemudian keluaran pengubah TTL-RS232 dimasukkan sebagai masukan osiloskop pada kanal 2. Kemudian kedua sumber ini di baca bersama-sama (mode dual) untuk membuktikan bahwa terjadinya perubahan tingkat tegangan berada pada fase yang sama.
60
Gambar 33. Perubahan Tegangan TTL-RS232 Sefase
Gambar 34. Pengubah TTL-RS232 Berbasis MAX232 Function Generator
Pengubah TTL-RS232
Osciloscope Goldstar OS3020
Gambar 35. Rangkaian Penguji Kinerja Pengubah TTL-RS232 D.2. PENGUJIAN AKUISISI DATA SENSOR GPS EG-T10
Pengujian berfungsinya sensor GPS dilakukan dengan memberi catu daya pada sensor tersebut sesuai tegangan yang dianjurkan. Penulis menggunakan power supply 5 volt atau 4 buah baterai isi ulang dengan merk Sony masing-masing mempunyai tegangan 1,2 volt berukuran AA, yang memberikan total tegangan 4,8 volt. Keluaran sensor yang telah diberi catu
61
daya lalu dihubungkan dengan osiloskop Goldstar OS-3020 untuk membuktikan adanya pola gelombang kotak yang dihasilkan. EG-T10 Pena Keluaran adalah pena ke 11 (TXA: serial output)
Osiloskop OS-3020 Channel 1
Tampilan Sinyal:
Gambar 36. Desain Rangkaian Pengujian Sensor GPS dengan Osiloskop
EG-T10 Pena Keluaran adalah pena ke 11 (TXA: serial output)
Pengubah TTL ke RS 232 (dengan IC MAX 232)
Bandar serial
KOMPUTER
Gambar 37. Desain Rangkaian Pengujian Sensor GPS dengan Komputer Apabila pada osiloskop telah terlihat adanya pola tertentu dari gelombang kotak kemudian sensor ditempatkan pada area terbuka di luar ruangan supaya mendapatkan paparan sinyal satelit. Apabila Hyperterminal dapat membaca adanya masukan data dari bandar serial yang sesuai dengan
sentence GPS, misalnya GPGGA kemudian data ini dibandingkan dengan sensor komersial Garmin GPSmap 60CSx. Seharusnya data-data sudut (°) dan menit (’) menunjukkan hasil yang sama di antara kedua sensor. Karena data sudut memiliki keakuratan ± 175 km sedangkan menit ± 48,6 m, sedangkan data detik (”) memiliki keakuratan ± 5 m (nilai ini diperoleh dari perbandingan
62
360° terhadap keliling bumi; terdapat di lampiran 5 ). Apabila data tersebut diperoleh maka diasumsikan bahwa sensor EG T10 telah berfungsi dengan baik. Akuisisi data dari sensor GPS mempergunakan komunikasi serial dengan tingkat tegangan TTL. Spesifikasi komunikasi serial yang didukung sensor GPS EG-T10 adalah baudrate 4800, 8 bit data, tanpa paritas, 1 bit henti, tanpa kendali aliran data. Sehingga MinSys akan diatur supaya menggunakan spesifikasi komunikasi serial yang sama. Akuisisi data dianggap berhasil apabila dapat mengeluarkan data GPS pada LCD yang disambungkan ke MinSys.
Gambar 38. Tampilan LCD yang diharapkan dari data GPS. T1105.. berarti bujur timur 110,5°. S0733 berarti lintang selatan 07°33” yang menunjukkan posisi kampus UNS.
63
START
INISIASI LCD
YA BILA ASCII ENTER TERDETEKSI , RESET DATA GPS
TIDAK
MENDETEKSI SENTENCE GPGGA & MENGHINDARI GPGSA
TIDAK
YA MULAI MENULISKAN DATA GPS KE MEMORI 30H
MENULISKAN DATA JAM, BUJUR, LINTANG KE LCD,
Gambar 39. Algoritma mendeteksi data GPS yang diperlukan dan menampilkan data tersebut ke LCD
64
Pertama kali program akan menginisiasi LCD supaya dapat dipakai, rutin program LCD telah disertakan dalam kernel yang diprogramkan dalam MinSys. Karena sentence GPS diakhiri dengan karakter Cariage Return (tombol Enter pada keyboard) maka apabila terdeteksi karakter ini, data GPS akan direset. Kode ASCII untuk Cariage Return adalah bilangan hexadesimal 13h. Apabila tidak terdeteksi 13h, barulah program akan menyeleksi beragam
sentence GPS yang dikeluarkan oleh EG T10 antara lain: $GPGGA, $GPRMC, $GPVTG, $GPGSA dan $GPGSV. Sentence yang dibutuhkan adalah GPGGA yang memuat informasi waktu, lintang dan
bujur.
Mikrokontroler akan membandingkan satu persatu data yang masuk ke dalam bandar serial yaitu di register SBUF. Pembandingan tersebut dilakukan setiap satu siklus interupsi serial yaitu
1,667 ms karena sensor EG T10
menggunakan baudrate 4800 bps. Apabila karakter $ terdeteksi menunggu interupsi selanjutnya, sambil memberi tanda $ terdeteksi pada bit CEK_STATUS.1 yang merupakan alamat bit 20h.1. Pada interupsi serial selanjutnya akan mendeteksi karakter G, apabila terdeteksi akan mengaktifkan bit CEK_STATUS.2 sambil menunggu interupsi serial selanjutnya. Kemudian dilakukan pendeteksian karakter P dan mengaktifkan bit CEK_STATUS.3 sambil menunggu interupsi selanjutnya. Akan dilakukan lagi pendeteksian karakter G sambil mengaktifkan bit CEK_STATUS.4. Sekarang telah terdeteksi karakter $GPG, karena ada beberapa sentence yang menggunakan pola ini yaitu $GPGGA,$GPGSV dan $GPGSA maka perlu ada penghindaran karakter S dengan menggunakan perintah CJNE (Compare and Jump if not
Equal). Sehingga apabila terdeteksi karakter S, maka program akan menunggu interupsi serial selanjutnya. Sesudah itu akan dideteksi karakter G sambil mengaktifkan CEK_STATUS.5 dan karakter A sambil mengaktifkan CEK_STATUS.6. Yang terakhir akan dideteksi adanya karakter koma (,) sebagai penanda bahwa penanda GPGGA berakhir dan dimulai diterima data JAM GPS.
Contoh data GPS sentence GPGGA adalah sebagai berikut:
$GPGGA,040824.726,0733.5091,S,11051.4830,E,1,05,1.9,130.6,M,5.6,M,,00 00*73CR (CR=Cariage Return). Data JAM GPS akan mulai dituliskan ke
65
alamat 30h ke atas sebanyak 75 karakter sedangkan RAM yang tersedia hanyalah sampai 6Fh maka hanya akan disimpan sebanyak 64 karakter saja sedangkan sisanya akan diabaikan. Sebenarnya RAM tersedia sampai alamat 7Fh namun karena mulai alamat 70h sampai 7Fh telah dialokasikan bagi stack
pointer maka alamat ini tidak dapat digunakan. Namun 64 karakter ini telah mengandung informasi yang diperlukan yaitu jam, lintang dan bujur. Kemudian data-data ini akan dituliskan ke LCD. Data GPS yang ditampilkan pada LCD akan dibandingkan dengan data GPS yang diterima oleh piranti Garmin GPSmap 60CSx. Apabila terdapat perbedaan
data
diharapkan
hanyalah
pada
satuan
detik.
Piranti
GarminGPSmap memiliki akurasi pembacaan satu satuan detik sedangkan EG-T10 memiliki akurasi pembacaan 0,1 detik, diharapkan data yang berasal EG-T10 lebih kecil variasinya.
MinSys 2
LCD
Sony Ericsson J200i
66
BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN A. PENGUJIAN KINERJA PENGUBAH TTL-RS232
Pengujian
kinerja
pengubah
TTL-RS232
dilakukan
dengan
membandingkan sinyal masukan dan keluaran pengubah TTL-RS232 yang dihubungkan sebagai dua buah masukan bagi osiloskop. Hasil yang peroleh dari pengujian ini sebagai berikut.
Gambar 40. Hasil Perbandingan Data Masukan TTL dan Keluaran RS232 dari Pengubah TTL-RS232 Dari gambar 40 terlihat bahwa terjadi pembalikan tingkat tegangan dari sinyal TTL sebelah atas yaitu menjadi sinyal RS232 di sebelah bawah. Hasil tersebut sesuai dengan tabel 9 (halaman 46) mengenai tingkat tegangan TTL dan RS232.Hal ini menunjukkan bahwa pengubah TTL-RS232 telah bekerja dengan baik sehingga dapat dipergunakan dalam rangkaian akuisisi data.
67
B. PENGUJIAN AKUISISI DATA SENSOR GPS EG-T10
Dengan menggunakan osiloskop, menghubungkan probe pada channel 1 dengan pena keluaran dari sensor EG T10 yaitu pena ke 11. Dari adanya gelombang kotak dengan pola tertentu dan diterimanya beragam sentence GPS pada program Hyperterminal membuktikan bahwa sensor EG T10 yang dipakai berfungsi dengan baik.
Gambar 41. Hasil Pengujian berfungsinya sensor GPS yang diperlihatkan oleh layar Osiloskop
68
Gambar 42. Pengujian berfungsinya sensor GPS EG-T10 yang diperlihatkan oleh program Hyperterminal bawaan Windows XPTM Telah dilakukan pengambilan empat titik lokasi sebagai penguji kinerja sensor-sensor GPS. Hasil akuisisi EG-T10 kemudian dibandingkan dengan hasil yang dikeluarkan oleh Garmin GPSmap 60CSx (lampiran 1-4, diambil rataratanya). Akuisisi data sensor-sensor GPS memberikan hasil sebagai berikut: Tabel 9. Hasil Akuisisi Data GPS di Area Parkir Gedung B FMIPA UNS Posisi Lintang Garmin GPSmap 60CSx Leadtek EG-T10
Posisi Bujur
07°33’50,6” S
110°51’47,3” E
σ Lintang 0,9154
07°33’51,00” S
110°51’46,85” E
0,178
σ Bujur 0,894 0,2288
Tabel 10. Hasil Akuisisi Data GPS di Area Boulevard Kampus UNS Posisi Lintang Garmin GPSmap 60CSx Leadtek EG-T10
Posisi Bujur
07°33’85,4” S
110°51’35,4” E
σ Lintang 0,252
07°33’85,51” S
110°51’35,41” E
0,107
σ Bujur 0,12 0,02
69
Tabel 11. Hasil Akuisisi Data GPS di Area Gerbang Belakang Kampus UNS Garmin GPSmap 60CSx Leadtek EG-T10
Posisi Lintang 07°33’26,3” S
Posisi Bujur 110°51’42,2” E
σ Lintang 0,21
σ bujur 0,14
07°33’26,48” S
110°51’42,05” E
0,14
0,04
Tabel 12. Hasil Akuisisi Data GPS di Desa Temon, Karanganyar Posisi Lintang Posisi Bujur σ Lintang Garmin GPSmap 07°40’11,7” S 111°51’23,8” E 0,05 60CSx Leadtek EG-T10 07°40’11,13” S 111°51’23,98” E 0,074
Gambar 43. Perbandingan Data Lintang Area Parkir
σ bujur 0,1 0,21
70
Gambar 44. Perbandingan Data Bujur Desa Temon Dari keempat hasil tersebut nampak bahwa sensor EG-T10 memiliki ketelitian 10 kali lebih baik dengan ketelitian 0,01 derajat atau kira-kira 30 cm (lampiran 5). Menurut buku petunjuk sensor EG-T10 ketelitian terendah adalah 1 meter dengan tambahan ralat DGPS (Chivers, 2009) sehingga apabila ketelitian angka mencapai 0,01 detik berarti data tersebut mestinya tidak semuanya ditampikan namun hanya kelipatan dari 30 cm yaitu 0,03 detik namun penulis belum melakukan pembuktian hal ini. Lampiran 5 menunjukkan nilai 0,1 detik sebagai 3 meter sehingga untuk mengakomodasi ketelitian 1 meter diperlukan 2 digit di belakang koma. Perubahan data 0,1 detik teramati pada kedua sensor dengan memindahkan sensor sejauh kira-kira 5 meter, namun karena data yang teramati sendiri berfluktuasi maka sulit dilakukan pengukuran yang pasti terhadap ketelitian 0,1 detik ini, interval data mencapai 0,9 detik untuk kedua sensor yang menunjukkan kondisi terburuk akuisisi data. Sehingga apabila ingin mengetahui ketelitian terkecilnya haruslah dilakukan pengambilan data di area terbuka (jauh dari pepohonan atau gedung yang tinggi) dan dilakukan di area pedesaan yang memiliki sedikit sumber interferensi sinyal. Piranti Garmin GPSmap 60CSx memberikan ketelitian 0,1 detik yang berarti 3,1 meter. Sedangkan dari data yang ada ketelitian posisi tercatat antara 419 meter, berarti data tersebut sesuai dengan kemampuan sensor. Data sensor EGT10 belum menunjukkan ketelitian posisi karena program yang dibuat hanya menampilkan data lintang dan bujur, sedangkan data ketelitian posisi bukanlah data mentah melainkan hasil olahan dari data-data mentah yang diterima dari satelit, yaitu data HDOP (Horizontal Dilution of Precision) yang merupakan data ke 7 dari sentence GPGGA (halaman 21) dikalikan dengan ketelitian posisi terendah yang terdapat pada buku petunjuk. Misal nilai HDOP 1,5 dengan
71
ketelitian buku petunjuk 1 meter (dengan ralat DGPS), maka ketelitian posisi 1,5 meter. Jika tanpa DGPS maka ketelitian terendah 5 meter, sehingga ketelitian posisi 7,5 meter. Apabila diperlukan ketelitian yang lebih baik dalam penelitian bisa digunakan sensor seperti VBOXIII yang memiliki ketelitian sampai 2 cm. Selain ralat DGPS sensor ini juga menggunakan tambahan data dari sistem navigasi satelit yang mirip seperti GPS yaitu GLONASS milik rusia dan data-data dari stasiun darat. Dilihat dari sebarannya dalam ketiga data (parkiran, boulevard, gerbang belakang) sensor EG-T10 memiliki sebaran data yg lebih seragam terlihat dari nilai standar deviasi yang lebih kecil namun data di desa Temon memberikan hasil terbalik, σ Garmin GPSmap 60CSx lebih baik daripada sensor EG-T10. Karena EG-T10 lebih teliti maka riak-riak kecil dari data terdeteksi sedangkan Garmin GPSmap 60CSx tidak. Keseragaman data dari sensor EG-T10 mestinya didukung oleh ketelitiannya yang lebih baik. Secara umum pola sebaran data di desa Temon adalah yang paling kecil yaitu terendah 0,05 (kecuali pola sebaran nilai bujur EG-T10 di gerbang belakang UNS). Hal ini disebabkan di wilayah desa tidak ada gangguan sinyal listrik, maupun lalu lintas. Pola sebaran terburuk terlihat pada data parkiran yaitu 0,9154 hal ini membuktikan terjadinya multipath (halaman 9) yaitu terjadinya bias sinyal satelit di dekat jalur listrik, gedung tinggi dsb. Pengukuran area parkir dilakukan hanya beberapa meter dari gedung B FMIPA UNS sehingga bangunan gedung yang tinggi (4 lantai) menjadi penghalang sinyal satelit yang berasal dari arah utara (sensor diletakkan di sebelah selatan gedung). Gambar 43 menunjukkan pola data Garmin GPSmap 60CSx yang menanjak, hal ini terjadi karena sensor belum selesai melakukan akuisisi data satelit-satelit, makin banyak satelit yang terdeteksi makin teliti data yang dihasilkan yang ditunjukkan dengan grafik yang mulai mendatar. Perolehan grafik yang mendatar ini biasanya diperlukan maksimal 45 detik untuk EG-T10. Secara praktis sulit diketahui apakah Cold Start ataukah Warm Start yang dilakukan sensor. Namun biasanya Cold Start terjadi jika sensor baru pertama kali dinyalakan, proses ini memerlukan waktu maksimal 45 detik. Sedangkan Warm Start terjadi jika sesudah dinyalakan dan mendapatkan data kemudian sensor dimatikan, lalu dinyalakan lagi terjadi reaquisition atau pendataan ulang yang memerlukan waktu yang lebih singkat (38 detik menurut buku petunjuk). Warm Start lebih cepat karena sudah tidak diperlukan lagi pemutakiran data-data ephemeris maupun almanak, yang sudah dilakukan pada Cold Start sebelumnya. Penulis mencatat lamanya waktu Cold Start selama 1 menit sedangkan Warm Start selama 20 detik.
72
Pada gambar 44 data-data dari kedua sensor saling mendekati dan terlihat adanya riak pada grafik tersebut. Riak data tersebut biasanya terjadi jika sensor melakukan reaquisition, yang memungkinkan terjadinya pergantian satelit-satelit yang digunakan sebagai sumber data. Pada piranti Garmin GPSmap 60CSx proses ini teramati berupa kedipan pada logo satelit pada layarnya, pada saat tersebut biasanya teramati perubahan data yang cukup signifikan. Dari tabel terlihat adanya perubahan data seperti anak tangga. Sekian data akan sama namun sekian data selanjutnya terjadi kenaikan atau penurunan nilai yang berlangsung selama beberapa waktu. Untuk mengamati proses ini secara jelas diperlukan ratusan atau ribuan data sehingga dapat teramati perubahannya. Pengambilan data-data tersebut bisa berlangsung selama berjam-jam. Pemakaian DT-51 MinSys dalam peralatan yang memperoleh catu daya dari baterai memperoleh tantangan yang serius. MinSys memerlukan catu daya 9 volt AC atau 12 volt DC sehingga sangat boros baterai. MinSys membutuhkan catu daya tinggi untuk mensuplai IC 8255 sebagai port extender dan juga untuk menunjang komunikasi serial RS232 yang biasanya terukur 10 volt pada PC. Oleh karena itu untuk mengatasinya diperlukan penggantian kit mikrokontroler yang lebih hemat daya misalnya DT-51 Low Cost Micro System atau Nano System, maupun kit buatan sendiri yang pemrogramannya memakai bandar serial. Bisa juga dipergunakan mikrokontroler jenis lain misalnya AVR, PIC atau PLC sejenis FPGA. Perhitungan rata-rata prosentase error hasil akuisisi data GPS dari sensor Leadtek EG-T10 dibandingkan dengan piranti Garmin GPSmap 60CSx memberikan hasil yang bervariasi antara 0,23 sampai yang terburuk 5,22. Sensor Leadtek EG-T10 memiliki ketelitian lebih baik daripada piranti Garmin GPSmap 60CSx. Leadtek EG-T10 memberikan data detik sampai dua angka di belakang koma, sedangkan Garmin GPSmap 60CSx hanya satu angka di belakang koma. Hal ini bisa menjadi penjelasan dari selisih pembacaan antara keduanya. Sedangkan variasi data-data yang diterima sebenarnya sulit menunjukkan ketelitian posisi dari keduanya. Misal untuk data area parkir: ketelitian Garmin GPSmap 60CSx adalah 0,1 detik namun variasi pembacaan memiliki rentang sampai 4,0, sedangkan sensor EG-T10 memiliki ketelitian 0,01 detik namun rentang data yang diterima mencapai 0,69. Oleh karena itu, sampel data yang digunakan haruslah besar dan dari rata-ratanyalah kita peroleh data yang lebih meyakinkan.
73
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN A. KESIMPULAN
1. Sensor GPS bisa dipergunakan sebagai peralatan akuisisi data GPS dengan cara dikendalikan oleh mikrokontroler yang diprogram untuk melakukan seleksi terhadap sentence GPS yang diterima dan menampilkannya pada tampilan yang diperlukan misalnya LCD. 2. Sebuah sistem akuisisi data GPS berbasis EG-T10 dan AT89S51 telah dibuat. Hasil pembacaan dibandingkan piranti GPS komersial Garmin GPSmap 60CSx memberikan rata-rata prosentase error bervariasi antara 0,23 sampai 5,22 %. 3. Program yang telah dibuat memerlukan penyempurnaan supaya timing pembacaan lebih baik dan juga penambahan kemampuan untuk menangani perhitungan akurasi posisi, jam, kecepatan dan data-data lain yang diperlukan sesuai dengan sentence GPS yang didukung oleh sensor GPS yang dipakai. B. SARAN 1. Perangkat keras sebaiknya ditempatkan pada papan rangkaian yang sebenarnya (PCB: Printed Circuit Board) agar sambungan antara sensor, MinSys/mikrokontroler dan LCD berlangsung dengan baik. 2. Pemakaian daya perlu mendapat perhatian karena diharapkan sistem yang dibuat dapat dibawa kemana-mana dan ditenagai oleh baterai. Perlu dilakukan penggantian MinSys dengan kit mikrokontroler lain yang lebih hemat daya, misal DT-51 Low Cost Micro System, kit MCS51 buatan sendiri ataupun mempergunakan PLC. 3. Bagi mahasiswa-mahasiswa yang berniat melanjutkan penelitian ini, sebaiknya melakukan pembagian penelitian menjadi tiga bagian: bagian pertama, pengambilan data dari sensor GPS beserta sensor lain yang diperlukan, bagian kedua, transfer data menggunakan SMS, bagian ketiga, tampilan data GPS di komputer. Sebagai sebuah sistem datalogger. 4. Apabila sistem transfer data berhasil dilakukan, dapat dilakukan transfer data yang berasal dari sensor apapun. Peralatan Geofisika misalnya, sehingga pengambilan datanya bisa dilakukan dari jarak jauh.
74
DAFTAR PUSTAKA Adams. Jeff., Prather, EE., Slater, T.P., Jack Dostal, 2005, Lecture Tutorials for
Introductory Astronomy, Addison-Wesley / Prentice Hall, Arizona. Putra. Agfianto Eko, 2002, Teknik Antarmuka Komputer: Konsep dan Aplikasi. Graha Ilmu, Yogyakarta. Moore. Terry, 1995, A Review of: “GPS Satellite Surveying, BY ALFRED
LEICK”, International Journal of Geographical Information Science, Vol 10, Hal 514-515 Widians. J.A.Hamidi, 2009, SMS Gateway Dengan AT COMMAND Berbasis
DELPHI, Magister Ilmu Komputer UGM, Yogyakarta. Elink, 2006,
ELINK GPS MODULE TECHNICAL SPECIFICATION, Elink
Technologies, Taiwan. Hewerdine, Warren, 2005, NMEA Reference Manual, SIRF Technology, Inc, San Jose. Umland, Henning. 2006. A Short Guide to Celestial Navigation. Buchholz, Germany. Atmel , 2005, AT89S51. , Atmel Corporation. http://www.atmel.com/dyn/resources/prod_documents/doc2487.pdf Baddeley. Glenn, 2001, GPS - NMEA sentence information, Diakses 4 Maret 2008. http://aprs.gids.nl/gps Bies, Lammert. 2009. RS232 Specifications and standard. Diakses 7 April 2009. http://www.lammertbies.nl/comm/info/RS-232_specs.html Brain, Marshall and Tom Harris. 2009. How GPS Receivers Work. Diakses 1 April 2009 http://electronics.howstuffworks.com/gadgets/travel/gps2.htm Chivers, Morag. 2009. Differential GPS Explained. ESRI, California. Diakses 1 April 2009. http://www.esri.com/news/arcuser/0103/differential1of2.html Commissioners of Irish Lights. 2008. Radionavigation. Diakses 4 April 2008.
75
http://www.cil.ie/sh616y.html Davis, Leroy. 2009. Logic Threshold Voltage Levels. Diakses 7 April 2009 http://www.interfacebus.com/voltage_threshold.html Hana, Peter H. 1995. Geodetic Datum Overview. University of Texas, Department of Geography, Austin. http://www.colorado.edu/geography/gcraft/notes/datum/datum_f.html Innovative Electronics, 2009, Manual DT-51 Ver3., Diakses 6 Agustus 2009. http://www.innovativeelectronics.com/innovative_electronics/pro_dt51ms h_1.htm Kaminsky. Alan, 2007, Trilateration, Diakses 4 April 2008 http://www.cs.rit.edu/~ark/543/module05/trilateration.pdf Kastenholz. Maj Chuck, 2007,
NAVSTAR Global Positioning System(GPS)
Block IIR (U), Diakses 4 April 2008. http://www.fas.org/spp/military/program/nssrm/initiatives/gps2r.htm Kowoma, 2007, The Setup of the GPS System, Diakses 18 Maret 2008. http://www.kowoma.de/en/gps/satellites.htm Peacock. Craig, 1998, Interfacing the Serial / RS232 Port V5.0, Diakses 7 April 2009. http://www.senet.com.au/~cpeacock www.beyondlogic.org/serial/serial.pdf Reinard. Alain and Marc Revol, 2000, Method and device for reception
processing of a GPS satellite L2 signal, Diakses 18 Maret 2008. http://www.patentstorm.us/patents/6317078-claims.html Rizos. Chris, 1999, THE GPS SATELLITE CONSTELLATION, Diakses 18 Maret 2008. http://www.gmat.unsw.edu.au/snap/gps/gps_survey/chap2/222sats.htm SIRF Technologi, Inc., 2007, NMEA Reference Manua,. SIRF Technology, Inc., San Jose. Sparkfun. 1998. HD44780U (LCD-II), (Dot Matrix Liquid Crystal Display
Controller/Driver). Diakses 4 April 2008. http://www.sparkfun.com/datasheets/LCD/HD44780.pdf
76
Sutadi, Dwi. 2003. I/O Bus & Motherboard. Yogyakarta, ANDI Offset. Systronics Corp. Cable Lenght Limit. Diakses 4 April 2009 http://www.connectworld.net/cable-length.html Tyson, Jeff. 2008. How LCD Works?. Diakses 4 April 2008. Dari seksi Electronik pada HowSTUFFWorks. http://electronics.howstuffworks.com/lcd.htm USCG. 2004. Navstar GPS Space Segment/Navigation User Interfaces-Revision
D. NAVSTAR GPS .Diakses 26 Februari 2008. http://www.navcen.uscg.gov/gps/geninfo/is-gps-200d.pdf Wade, Mark. 2007. GPS Block IIR. Diakses 26 Februari 2008. http://www.astronautix.com/craft/gpsock2r.htm Warren, Michele. 2002. LCD White Paper. Diakses 4 April 2008. Dari LG Electronics. http://www.ca.lge.com/en/about/reseller/pdf/lcd_technology.pdf Webster, Paul B. 2009. TTL to/from RS232 Signal Conversion. Diakses 27 Juli 2009. http://www.piclist.com/techref/io/serial/ttl-rs232.htm
77
LAMPIRAN Lampiran 1. Hasil Akuisisi Data GPS di Area Parkir Gedung B FMIPA UNS Data GPS Garmin GPSmap 60CSx Parkiran Gd B FMIPA UNS(Yn) Lintang Bujur No ° ' ° “ ' “
°
'
“
°
'
“
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34
07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07
33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33
50.83 50.82 50.82 50.82 50.81 50.81 50.81 50.81 50.84 50.85 50.86 50.87 50.88 50.89 51.01 50.81 50.88 51.03 51.09 51.10 51.10 51.10 51.10 51.10 51.10 51.10 51.10 51.10 51.10 51.17 51.23 51.36 51.38 51.38
110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110
51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51
46.65 46.65 46.65 46.64 46.64 46.64 46.64 46.64 46.63 46.62 46.61 46.61 46.61 46.60 46.84 46.64 46.61 46.88 46.98 47.00 47.01 47.01 47.01 47.01 47.01 47.01 47.01 47.01 47.01 47.08 47.13 47.26 47.28 47.29
07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07
33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33
48.5 48.4 48.3 49.2 49.5 49.6 49.8 50.3 50.4 50.5 50.6 51.3 51.2 50.9 51.1 51.2 51.3 51.4 50.7 50.6 50.5 50.4 50.3 50.2 50.3 50.6 51.4 51.2 51.8 51.1 51.3 51.2 51.7 51.3
110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110
51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51
49.9 49.8 50.0 47.9 47.8 47.7 47.6 48.0 47.9 47.2 47.2 47.1 46.9 47.0 46.8 46.7 46.6 46.7 46.8 46.8 46.9 46.9 46.9 46.8 46.8 46.8 47.0 47.1 47.1 46.7 46.8 46.9 47.3 47.3
Res 7m
19m
8m
Data GPS Leadtek EG-T10 Parkiran Gd B FMIPA UNS(Xn) Lintang Bujur
%Error
%Error
Lintang
Bujur
=
Yn − Xn x100 Yn 4.80 5.00 5.22 3.29 2.65 2.44 2.03 1.01 0.87 0.69 0.51 0.84 0.63 0.02 0.18 0.76 0.82 0.72 0.77 0.99 1.19 1.39 1.59 1.79 1.59 0.99 0.58 0.20 1.35 0.14 0.14 0.31 0.62 0.16
6.51 6.33 6.70 2.63 2.43 2.22 2.02 2.83 2.65 1.23 1.25 1.04 0.62 0.85 0.09 0.13 0.02 0.39 0.38 0.43 0.23 0.23 0.23 0.45 0.45 0.45 0.02 0.19 0.19 0.81 0.71 0.77 0.04 0.02
78
Nilai Rata-rata: Garmin GPSmap 60CSx : 07°33’50,6” S dan 110°51’47,3” E Leadtek EG-T10 : 07°33’51,00” S dan 110°51’46,85” E Standar Deviasi : Garmin GPSmap 60CSx: Lintang = 0,9154 : Bujur = 0,894 Standar Deviasi : Leadtek EG-T10 : Lintang = 0,178 : Bujur = 0,2288 Rata-rata Prosentase Error => Lintang : 1,36 % ; Bujur : 1,34 %
79
Lampiran 2. Hasil Akuisisi Data GPS di Area Boulevard Kampus UNS Data GPS Garmin 60CSx Boulevard UNS (Yn) Lintang Bujur
Data GPS Leadtek EG-T10 Boulevard UNS (Xn) Lintang Bujur
° 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07
' 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33
“ 86.0 86.0 85.9 86.0 85.9 85.8 85.7 85.6 85.6 85.5 85.4 85.3 85.2 85.2 85.3 85.3 85.3 85.4 85.4 85.4 85.3 85.4 85.3 85.3 85.3 85.2 85.2 85.2 85.2 85.2 85.2 85.3 85.3 85.3 85.3 85.4 85.3
° 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110
' 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51
“ 35.1 35.2 35.2 35.2 35.2 35.2 35.3 35.3 35.3 35.4 35.4 35.4 35.5 35.5 35.5 35.5 35.5 35.5 35.5 35.5 35.4 35.5 35.5 35.5 35.5 35.4 35.5 35.5 35.5 35.5 35.5 35.5 35.5 35.5 35.5 35.5 35.4
Res 6m
17m
° 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07
' 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33
“ 85.61 85.61 85.61 85.61 85.61 85.61 85.61 85.61 85.61 85.61 85.61 85.61 85.61 85.61 85.61 85.61 85.59 85.58 85.58 85.57 85.55 85.55 85.54 85.54 85.51 85.47 85.43 85.37 85.37 85.37 85.37 85.37 85.37 85.37 85.37 85.37 85.37
° 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110
%Error Bujur
=
No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37
%Error Lintang
' 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51
“ 35.43 35.43 35.43 35.43 35.43 35.43 35.43 35.43 35.43 35.43 35.43 35.43 35.43 35.43 35.43 35.43 35.42 35.42 35.42 35.42 35.42 35.42 35.41 35.41 35.41 35.40 35.39 35.38 35.38 35.38 35.38 35.38 35.38 35.38 35.38 35.38 35.38
Yn − Xn x100 Yn 0.45 0.45 0.34 0.45 0.34 0.22 0.11 0.01 0.01 0.13 0.25 0.36 0.48 0.48 0.36 0.36 0.34 0.21 0.21 0.20 0.29 0.18 0.28 0.28 0.25 0.32 0.27 0.20 0.20 0.20 0.20 0.08 0.08 0.08 0.08 0.04 0.08
0.94 0.65 0.65 0.65 0.65 0.65 0.37 0.37 0.37 0.08 0.08 0.08 0.20 0.20 0.20 0.20 0.23 0.23 0.23 0.23 0.06 0.23 0.25 0.25 0.25 0.00 0.31 0.34 0.34 0.34 0.34 0.34 0.34 0.34 0.34 0.34 0.06
80
38 39 40
07 07 07
33 33 33
85.3 85.3 85.1
110 110 110
51 51 51
35.4 35.4 35.4
07 07 07
33 33 33
85.37 85.37 85.37
110 110 110
51 51 51
35.38 35.38 35.37
Nilai Rata-rata: Garmin GPSmap 60CSx : 07°33’85,4” S dan 110°51’35,4” E Leadtek EG-T10 : 07°33’85,51” S dan 110°51’35,41” E Standar Deviasi : Garmin GPSmap 60CSx: Lintang = 0,252 : Bujur = 0,12 Standar Deviasi : Leadtek EG-T10 : Lintang = 0,107 : Bujur = 0,02 Rata-rata Prosentase Error => Lintang : 0,23 % ; Bujur : 0,30 %
0.08 0.08 0.32
0.06 0.06 0.08
81
Lampiran 3. Hasil Akuisisi Data GPS di Area Gerbang Belakang Kampus UNS Data GPS Garmin 60CSx
Data GPS Leadtek EG-T10
Gerbang Belakang UNS
Gerbang Belakang UNS
Lintang
Lintang
Bujur
Bujur
° 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07
' 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33
“ 25.4 25.5 25.7 26.0 26.2 26.2 26.2 26.3 26.3 26.3 26.3 26.3 26.3 26.2 26.2 26.3 26.3 26.2 26.3 26.2 26.2 26.3 26.2 26.2 26.2 26.2 26.2 26.2 26.2 26.2 26.2 26.3 26.3 26.3 26.3 26.3 26.3
° 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110
' 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51
“ 41.6 41.7 41.9 42.2 42.3 42.2 42.3 42.2 42.2 42.3 42.2 42.2 42.2 42.2 42.2 42.2 42.2 42.2 42.3 42.3 42.3 42.3 42.2 42.2 42.2 42.2 42.1 42.1 42.1 42.1 42.1 42.1 42.1 42.1 42.1 42.1 42.2
Res 5m
5m
5m
5m
5m
° 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07
' 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33
“ 26.38 26.38 26.38 26.38 26.38 26.38 26.38 26.38 26.38 26.38 26.38 26.38 26.38 26.38 26.39 26.39 26.40 26.40 26.40 26.41 26.41 26.43 26.44 26.46 26.48 26.52 26.56 26.62 26.62 26.62 26.62 26.62 26.62 26.62 26.62 26.63 26.63
° 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110
' 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51 51
%Error
Lintang
Bujur
=
No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37
%Error
“ 42.09 42.09 42.09 42.09 42.09 42.09 42.09 42.09 42.09 42.09 42.09 42.09 42.09 42.09 42.09 42.09 42.09 42.08 42.08 42.08 42.08 42.07 42.07 42.06 42.05 42.03 42.01 41.99 41.99 41.99 41.99 41.99 41.99 41.99 41.99 41.99 42.00
Yn − Xn x100 Yn 3.86 3.45 2.65 1.46 0.69 0.69 0.69 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.69 0.73 0.34 0.38 0.76 0.38 0.80 0.80 0.49 0.92 0.99 1.07 1.22 1.37 1.60 1.60 1.60 1.60 1.22 1.22 1.22 1.22 1.25 1.25
1.18 0.94 0.45 0.26 0.50 0.26 0.50 0.26 0.26 0.50 0.26 0.26 0.26 0.26 0.26 0.26 0.26 0.28 0.52 0.52 0.52 0.54 0.31 0.33 0.36 0.40 0.21 0.26 0.26 0.26 0.26 0.26 0.26 0.26 0.26 0.26 0.47
82
38 39 40
07 07 07
33 33 33
26.3 26.4 26.3
110 110 110
51 51 51
42.2 42.1 42.2
5m
07 07 07
33 33 33
26.64 26.64 26.64
110 110 110
51 51 51
42.01 42.01 42.01
Nilai Rata-rata: Garmin GPSmap 60CSx : 07°33’26,3” S dan 110°51’42,2” Leadtek EG-T10 : 07°33’26,48” S dan 110°51’42,05” Standar Deviasi : Garmin GPSmap 60CSx: Lintang = 0,21 : Bujur = 0,14 Standar Deviasi : Leadtek EG-T10 : Lintang = 0,11 : Bujur = 0,04 Rata-rata Prosentase Error => Lintang : 1,09 % ; Bujur : 0,37
1.29 0.91 1.29
0.45 0.21 0.45
83
Lampiran 4. Hasil Akuisisi Data GPS di Area Desa Temon, Karanganyar Data GPS Garmin 60CSx Boulevard UNS No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37
Lintang ° 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07
' 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40
“ 11.7 11.7 11.7 11.8 11.8 11.8 11.8 11.8 11.7 11.7 11.7 11.8 11.8 11.8 11.8 11.7 11.7 11.7 11.7 11.7 11.7 11.7 11.7 11.7 11.7 11.7 11.7 11.7 11.7 11.7 11.7 11.7 11.7 11.8 11.8 11.8 11.8
Data GPS Leadtek EG-T10 Boulevard UNS
Bujur ° 111 111 111 111 111 111 111 111 111 111 111 111 111 111 111 111 111 111 111 111 111 111 111 111 111 111 111 111 111 111 111 111 111 111 111 111 111
' 01 01 01 01 01 01 01 01 01 01 01 01 01 01 01 01 01 01 01 01 01 01 01 01 01 01 01 01 01 01 01 01 01 01 01 01 01
Lintang “ 23.8 23.8 23.8 23.8 23.8 23.8 23.8 23.8 23.8 23.9 23.9 23.9 23.8 23.9 23.8 23.9 23.8 23.8 23.8 23.8 23.8 23.7 23.8 23.7 23.7 23.6 23.6 23.5 23.6 23.4 23.5 23.5 23.8 23.8 23.9 23.9 23.9
Resolusi 6m
6m
5m 6m
5m 4m 5m
° 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07
' 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40
“ 11.19 11.19 11.19 11.19 11.19 11.19 11.18 11.18 11.18 11.18 11.18 11.18 11.18 11.18 11.18 11.18 11.18 11.18 11.18 11.18 11.18 11.18 11.18 11.18 11.13 11.08 11.06 11.05 11.04 11.04 11.03 11.03 11.02 11.01 10.98 10.98 11.01
%Error
%Error
Lintang
Bujur
Bujur ° 111 111 111 111 111 111 111 111 111 111 111 111 111 111 111 111 111 111 111 111 111 111 111 111 111 111 111 111 111 111 111 111 111 111 111 111 111
' 01 01 01 01 01 01 01 01 01 01 01 01 01 01 01 01 01 01 01 01 01 01 01 01 01 01 01 01 01 01 01 01 01 01 01 01 01
“ 23.83 23.83 23.83 23.83 23.83 23.83 23.83 23.83 23.83 23.83 23.83 23.83 23.83 23.83 23.83 23.83 23.83 23.83 23.83 23.83 23.83 23.83 23.83 23.83 24.07 24.21 24.29 24.32 24.35 24.35 24.37 24.38 24.40 24.33 24.22 24.14 24.07
4.36 4.36 4.36 5.17 5.17 5.17 5.25 5.25 4.44 4.44 4.44 5.25 5.25 5.25 5.25 4.44 4.44 4.44 4.44 4.44 4.44 4.44 4.44 4.44 4.87 5.30 5.47 5.56 5.64 5.64 5.73 5.73 5.81 6.69 6.95 6.95 6.69
0.13 0.13 0.13 0.13 0.13 0.13 0.13 0.13 0.13 0.29 0.29 0.29 0.13 0.29 0.13 0.29 0.13 0.13 0.13 0.13 0.13 0.55 0.13 0.55 1.56 2.58 2.92 3.49 3.18 4.06 3.70 3.74 2.52 2.23 1.34 1.00 0.71
84
38 39 40
07 07 07
40 40 40
11.8 11.8 11.8
111 111 111
01 01 01
23.9 23.9 23.9
07 07 07
40 40 40
11.05 11.08 11.11
111 111 111
01 01 01
24.01 23.95 23.95
Nilai Rata-rata: Garmin GPSmap 60CSx : 07°40’11,7” S dan 111°51’23,8” Leadtek EG-T10 : 07°40’11,13” S dan 111°51’23,98” Standar Deviasi : Garmin GPSmap 60CSx: Lintang = 0,05 : Bujur = 0,1 Standar Deviasi : Leadtek EG-T10 : Lintang = 0,074 : Bujur = 0,21 Rata-rata Prosentase Error => Lintang : 5,22 % ; Bujur : 0,97 %
6.36 6.10 5.85
0.46 0.21 0.21
85
Lampiran 5. Perbandingan Besaran Posisi GPS (Derajat, Menit, Detik) dan Besaran Meter Karena bentuk bumi elipsoida (geoid like) maka ada dua perhitungan : Untuk lintang (menggunakan keliling bumi yang diukur melalui ekuator) Diameter bumi melalui ekuator: 12.756,32 km Keliling bumi = πd = 3.14159 x 12.756,32 km = 40091,29 km 1 derajat GPS = kll / 360 = 40091,29/360 = 111,3647 km 1 menit GPS = 111,3647/60 = 1,856078 km 1 detik GPS = 0,03093464 km = 30,93464 m 0,1 detik GPS = 3,093464 m 0,01 detik GPS = 0,3093464 m =3,093464 dm = 30,93464 cm Untuk bujur (menggunakan keliling bumi yang diukur melalui kutub) Diameter bumi melalui kutub: 12.715,43 km Keliling bumi = πd = 3.14159 x 12.715,43 km= 39962,78 km 1 derajat GPS = kll / 360 = 39962,78 /360 = 111,0077 km 1 menit GPS = 111,0077/60 = 1,850128 km
86
1 detik GPS = 0,03083548km = 30,83548 m 0,1 detik GPS = 3,083548 m 0,01 detik GPS = 0,3083548 m =3,083548 dm = 30,83548 cm Kedua hasil apabila digabungkan memberikan nilai-nilai yang saling mendekati yaitu 1 detik GPS =31 meter, 1 menit GPS = 1,8 km, 1 derajat GPS = 111km
Lampiran 6. Program Assembler MinSys untuk Membaca Data dari Sensor EG T10 ;Alamat Prosedur LCD INITLCD EQU 0740H COMMANDLCD EQU 07B0H WRITELCD EQU 07D0H READLCD EQU 07F0H READADDRLCD EQU 0820H SETDDRAM EQU 0850H SETCGRAM EQU 0870H ;Perintah-perintah lcd CURSORHOME EQU 02H DISPLAYCLEAR EQU 01H DISPLAYOFF EQU 08H CURSOROFF EQU 0CH CURSORON EQU 0EH CURSORBLINK EQU 0FH CURSHLEFT EQU 10H CURSHRIGHT EQU 14H DISPSHLEFT EQU 18H DISPSHRIGHT EQU 1CH ;-------------------------------------------------------------;alamat bit status gps ;--------------------------------------------------------------
87
CEK_STATUS
EQU 20H ;STATUS TERDETEKSINYA ;SENTENCE GPGGA STATUS_JAM EQU 21H ;STATUS TERBACANYA DATA ;JAM SETELAH GPGGA STATUS_LINTANG EQU 22H ;STATUS DATA LINTANG STATUS_BUJUR EQU 23H STATUS_LCD_GGA EQU 24H STATUS_GPGGA EQU 25H ENTER EQU 13 ;PENANDA AKHIR SENTENCE ;GPGGA DATA_GPS EQU 35H ;-------------------------------------------------------------;alamat program awal dari Minsys v3.3 ;-------------------------------------------------------------ORG 4000H LJMP 4100H ORG CLR RETI
4023H ;INTERUPT SERIAL, UTK MINSYS 4023H RI
ORG 4100H MOV SP,#70H ;---------------------------------------------;inisiasi LCD ;---------------------------------------------LCALL INITLCD ;LCALL LDELAY MOV A,#DISPLAYCLEAR LCALL COMMANDLCD ;LCALL LDELAY ;-------------------------------------------;inisiasi serial ;-------------------------------------------MOV SCON,#50H MOV TMOD,#21H MOV TH1,#0FAH SETB TR1 SETB ES SETB EA
88
START: CLR STATUS_LCD_GGA.0 MOV A,SBUF JNB RI,$ CJNE A,#ENTER,LOP0 JNB STATUS_LCD_GGA.7,LOP0 LCALL CLR_STATUS_GPS ;----------------------------------LOP0: CJNE A,#'$',LOP1 LCALL TAHAP1 MOV 30H,A LJMP START LOP1: CJNE A,#'G',LOP2 JNB CEK_STATUS.1,U LCALL TAHAP2 MOV 31H,A LJMP START LOP2: CJNE A,#'P',NOS JNB CEK_STATUS.2,U LCALL TAHAP3 MOV 32H,A LJMP START ;------------------------------------------;MENGHINDARI PEMBACAAN SENTENCE GPGSA ;------------------------------------------NOS: CJNE A,#'S',LOP3 LJMP START LOP3: CJNE A,#'A',SENTENCE JNB CEK_STATUS.3,U LCALL TAHAP4 MOV 33H,A LJMP START SENTENCE: MOV 34H,A SETB STATUS_GPGGA.0
89
LJMP SENTENCE2: JB MOV SETB LJMP SENTENCE3: JB MOV SETB LJMP SENTENCE4: JB MOV SETB LJMP SENTENCE5: JB MOV SETB LJMP SENTENCE6: JB MOV SETB LJMP SENTENCE7: JB MOV SETB LJMP SENTENCE8: JB MOV SETB LJMP SENTENCE9: JB MOV SETB
START STATUS_GPGGA.0,SENTENCE3 35H,A STATUS_GPGGA.1 START STATUS_GPGGA.1,SENTENCE4 36H,A STATUS_GPGGA.2 START STATUS_GPGGA.2,SENTENCE5 37H,A STATUS_GPGGA.3 START STATUS_GPGGA.3,SENTENCE6 38H,A STATUS_GPGGA.4 START STATUS_GPGGA.4,SENTENCE7 39H,A STATUS_GPGGA.5 START STATUS_GPGGA.5,SENTENCE8 3AH,A STATUS_GPGGA.6 START STATUS_GPGGA.6,SENTENCE9 3BH, STATUS_GPGGA.7 START STATUS_GPGGA.7,SENTENCE10 3CH,A STATUS_JAM.0
90
LJMP SENTENCE10: JB MOV SETB LJMP SENTENCE11: JB MOV SETB LJMP SENTENCE12: JB MOV SETB LJMP SENTENCE13: JB MOV SETB LJMP SENTENCE14: JB MOV SETB LJMP SENTENCE15: JB MOV SETB LJMP SENTENCE17: JB MOV SETB LJMP SENTENCE18: JB MOV SETB
START STATUS_JAM.0,SENTENCE11 3DH,A STATUS_JAM.1 START STATUS_JAM.1,SENTENCE12 3EH,A STATUS_JAM.2 START STATUS_JAM.2,SENTENCE13 3FH,A STATUS_JAM.3 START STATUS_JAM.3,SENTENCE14 40H,A STATUS_JAM.4 START STATUS_JAM.4,SENTENCE15 41H,A STATUS_JAM.5 START STATUS_JAM.5,SENTENCE16 42H,A STATUS_JAM.6 START STATUS_JAM.6,SENTENCE18 43H,A STATUS_JAM.7 START STATUS_JAM.7,SENTENCE19 44H,A STATUS_LINTANG.0
91
LJMP SENTENCE19: JB MOV SETB LJMP SENTENCE20: JB MOV MOV SETB LJMP SENTENCE21: JB MOV SETB LJMP SENTENCE22: JB MOV SETB LJMP SENTENCE23: JB MOV SETB LJMP SENTENCE24: JB MOV SETB LJMP SENTENCE25: JB MOV SETB LJMP SENTENCE26: JB MOV
START STATUS_LINTANG.0,SENTENCE20 45H,A STATUS_LINTANG.1 START STATUS_LINTANG.1,SENTENCE21 A,SBUF 46H,A STATUS_LINTANG.2 U STATUS_LINTANG.2,SENTENCE22 47H,A STATUS_LINTANG.3 START STATUS_LINTANG.3,SENTENCE23 48H,A STATUS_LINTANG.4 START STATUS_LINTANG.4,SENTENCE24 49H,A STATUS_LINTANG.5 START STATUS_LINTANG.5,SENTENCE25 4AH,A STATUS_LINTANG.6 START STATUS_LINTANG.6,SENTENCE26 4BH,A STATUS_LINTANG.7 START STATUS_LINTANG.7,SENTENCE27 4CH,A
92
SETB STATUS_BUJUR.0 LJMP START SENTENCE27: JB STATUS_BUJUR.0,SENTENCE28 MOV 4DH,A SETB STATUS_BUJUR.1 LJMP START SENTENCE28: JB STATUS_BUJUR.1,SENTENCE29 MOV 4DH,A SETB STATUS_BUJUR.1 LJMP START SENTENCE29: JB STATUS_BUJUR.1,SENTENCE30 MOV 4EH,A SETB STATUS_BUJUR.2 LJMP START SENTENCE30: JB STATUS_BUJUR.2,SENTENCE31 MOV 4FH,A SETB STATUS_BUJUR.3 LJMP START SENTENCE31: JB STATUS_BUJUR.1,SENTENCE32 MOV 50H,A SETB STATUS_BUJUR.2 LJMP START SENTENCE32: JB STATUS_BUJUR.2,SENTENCE33 MOV 51H,A SETB STATUS_BUJUR.3 LJMP START ;----------------------------------------------------------;MENULIS KE LCD ;----------------------------------------------------------TULIS_LCD: ; JB STATUS_LCD_GGA.0,U MOV A,#DISPLAYCLEAR LCALL COMMANDLCD MOV A,#00H
93
LCALL MOV LCALL MOV LCALL MOV LCALL MOV LCALL MOV LCALL MOV LCALL MOV LCALL MOV LCALL MOV LCALL MOV LCALL MOV LCALL MOV LCALL MOV LCALL MOV LCALL MOV LCALL MOV LCALL MOV LCALL MOV LCALL MOV LCALL MOV
SETDDRAM A,35H WRITELCD A,36H WRITELCD A,37H WRITELCD A,38H WRITELCD A,39H WRITELCD A,3AH WRITELCD A,41H WRITELCD A,42H WRITELCD A,43H WRITELCD A,44H WRITELCD A,45H WRITELCD A,46H WRITELCD A,4BH WRITELCD A,#DISPLAYCLEAR COMMANDLCD A,#40H SETDDRAM A,4DH WRITELCD A,4EH WRITELCD A,4FH WRITELCD A,50H WRITELCD A,51H
94
LCALL WRITELCD MOV A,52H LCALL WRITELCD MOV A,53H LCALL WRITELCD MOV A,54H LCALL WRITELCD MOV A,55H LCALL WRITELCD MOV A,56H LCALL WRITELCD SETB STATUS_LCD_GGA.0 LJMP U CLR_STATUS_GPS: MOV 20H,#0 MOV 21H,#0 MOV 22H,#0 MOV 23H,#0 MOV 24H,#0 MOV 25H,#0 MOV 30H,#0 MOV 31H,#0 MOV 32H,#0 MOV 33H,#0 MOV 34H,#0 MOV 35H,#0 MOV 28H,#0 MOV 29H,#0 MOV 2AH,#0 MOV 2BH,#0 MOV 2CH,#0 MOV 2DH,#0 MOV 2EH,#0 MOV 2FH,#0 MOV 27H,#0 MOV 38H,#0 MOV 39H,#0 MOV 3AH,#0 MOV 3BH,#0 MOV 3CH,#0
95
MOV MOV MOV MOV MOV MOV MOV MOV MOV MOV RET TAHAP1: SETB RET TAHAP2: SETB RET TAHAP3: SETB RET TAHAP4: SETB RET TAHAP5: SETB RET MANING: MOV MOV MOV SETB JNB CLR CLR DJNZ RET END
3DH,#0 3EH,#0 3FH,#0 40H,#0 41H,#0 42H,#0 43H,#0 44H,#0 45H,#0 46h,#0
CEK_STATUS.1
CEK_STATUS.2
CEK_STATUS.3
CEK_STATUS.4
CEK_STATUS.5
TMOD,#1H TH0,#3CH TL0,#0B0H TR0 TF0,$ TR0 TF0 R7,MANING
96
