RANCANG BANGUN SISTEM GPS PADA SEPEDA MOTOR VIA AVR ATMEGA32

RANCANG BANGUN SISTEM GPS PADA SEPEDA MOTOR VIA AVR ATMEGA32 SKRIPSI

Disusun Untuk Menyelesaikan Tugas Akhir Dalam Rangka Memperoleh Gelar Sarjana Strata Satu Fisika

Oleh :

HARIS FIRMANSYAH 0303020376

DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS INDONESIA DEPOK 2008

Rancang bangun..., Haris Firmansyah, FMIPA UI, 2008

LEMBAR PENGESAHAN

Skripsi RANCANG BANGUN SISTEM GPS PADA SEPEDA MOTOR VIA AVR ATMEGA 32

Nama

: Haris Firmanyah

Nomor Pokok Mahasiswa

: 0303020376

Departemen

: Fisika

Peminatan

: Instrumentasi Elektronika

Skripsi ini telah diperiksa dan disetujui oleh : Pembimbing I

Dr. rer.nat Martarizal

Penguji I

Penguji II

Dr. Prawito

Dr. Eng. Supriyanto M.sc

iv


KATA PENGANTAR

Bismillaahirrohmaanirrohiim Puji syukur penulis ucapkan kepada Allah SWT atas segala rahmat dan karunia-Nya yang senantiasa dicurahkan kepada seluruh umat manusia dan segala ciptaan-Nya khususnya penulis. Hanya karena petunjuk dan pertolongan Allah SWT dan pengerahan segenap daya dan usaha, akhirnya penulis dapat menyelesaikan Skripsi yang berjudul “Rancang Bangun Sistem GPS pada Sepeda Motor via AVR ATmega 32” tepat pada waktunya. Skripsi ini menawarkan alternatif penentuan posisi menggunakan GPS dan mikrokontroler dengan analisa vektor. Skripsi ini merupakan kewajiban setiap mahasiswa dengan tujuan untuk memenuhi persyaratan kelulusan pada Program Studi Sarjana Reguler Strata-1 Departemen Fisika, Universitas Indonesia. Dengan terselesaikannya penulisan skripsi ini, penulis menyampaikan rasa terima kasih yang sungguh tiada terhitung besarnya kepada : 1. Allah SWT, atas segala kasih sayang dan rahmatnya. 2. Orang tua dan adik-adikku yang tercinta yang selalu memberikan perhatian, kasih sayang, dorongan semangat, dan selalu mendoakan penulis. 3. Bapak Dr. rer.nat Martarizal selaku Dosen Pembimbing atas semua bantuan, bimbingan, dan kesabarannya.

v


4. Dr. Prawito dan Dr. Eng. Supriyanto M.sc, Selaku penguji pada sidang sarjana. 5. Seluruh Dosen Departemen Fisika-FMIPA UI. 6. Mba Ratna, Mas Mardi, Pak Katman dan seluruh Staff Karyawan Departemen Fisika-FMIPA UI yang lain. 7. Allan, Ismail, Podang, Rani, Uun dan seluruh teman-teman Fisika angkatan 2003 lain yang telah melewati bersama hari-hari kuliah yang penuh kenangan. 8. Dody, Seno, Arif dan rekan-rekan penghuni Workshop Instrumentasi lain. 9. Budi yang telah membantu menemukan cara mengaktifkan fungsi GPS. 10. Adik-adik didikku yang berada dimanapun yang selalu mendorong penulis untuk selalu belajar. 11. Si B6317BMW sebagai sumber inspirasi dan teman setia dalam berbagai aktivitas penulis ketika kuliah dan mengajar. 12. Tanpa mengurangi rasa hormat penulis ucapkan terima kasih kepada kalian yang belum disebutkan satu per satu, dan telah mendukung skripsi ini. Semoga apa yang telah penulis tuangkan dalam Skripsi ini sedikit banyak dapat memberikan manfaat bagi rekan-rekan semua dan dapat dikembangkan lebih lanjut, Amin.

Depok, Mei 2008

Penulis

vi


ABSTRAK

Posisi pada bumi secara unik dapat diketahui melalui sistem koordinat geografis, yaitu berdasarkan lintang dan bujur. Arah dan jarak suatu posisi terhadap posisi lainnya dapat ditentukan dengan menggunakan analisa vektor. Penggunaan GPS (Global Positioning System) memungkinkan pengambilan data lokasi secara simultan. Sehingga, dapat dibuat sistem yang dapat menampilkan nilai sudut (tanpa kompas) dan jarak akhir pengamat terhadap target secara simultan untuk mengantarkannya pada target yang ditentukan sebelumnya. Sistem tersebut telah berhasil dibuat dengan menggunakan display sederhana berupa LCD 16x2 untuk menampilkan sudut dan jarak, juga digunakan untuk menampilkan langkah pemanduan dalam rangka penyimpanan dan pemanggilan data posisi target yang disimpan pada mikrokontroler melalui keypad. Selain digunakan sebagai tempat penyimpanan memori mikrokontroler, AVR ATmega 32 yang digunakan juga melakukan tugas dalam hal pengolahan data berupa analisis vektor dan pengubahan format data GPS dari ddmm.mmmm menjadi dddd.dddd maupun dari derajat menjadi meter.

Kata Kunci : GPS, AVR, Sistem Koordinat Geografis, Vektor xii + 48. ;gbr.;lamp.;tab. Bibliografi 9 (2001-2008)

ii


ABSTRACT

Position on Earth uniquely can known through geographic coordinate system, which is base to longitude and latitude. Direction and distance of one position faces the other position can fixed by vector analysis. Using GPS (Global Positioning System) make possible take data of position periodically. With the result that, can made the system that can show direction (without compass) and distance value from observer to target that fixed previously. The system have been made successfully with using LCD 16x2 as simple display to show direction and distance, also used for display guide step in the framework saving and calling position data of target that have been saved in microcontroller, AVR ATmega 32 that used also fulfill in framework preparation vector analysis and format changing of GPS data from ddmm.mmmm to dddd.dddd also from degree to meter.

Keyword’s: GPS, AVR, Geographic Coordinate System, Vector xii + 48. ;fig.;lamp.;tab. Bibliografy 9 (2001-2008)

iii


DAFTAR ISI

Halaman HALAMAN JUDUL ................................................................................................... i ABSTRAK .................................................................................................................. ii LEMBAR PENGESAHAN ...................................................................................... iv KATA PENGANTAR................................................................................................ v DAFTAR ISI............................................................................................................. vii DAFTAR GAMBAR.................................................................................................. x DAFTAR TABEL .................................................................................................... xii BAB 1. PENDAHULUAN ......................................................................................... 1 1.1

LATAR BELAKANG............................................................................... 1

1.2

TUJUAN PENELITIAN ........................................................................... 3

1.3

PEMBATASAN MASALAH ................................................................... 3

1.4

METODE PENELITIAN.......................................................................... 4

1.5

SISTEMATIKA PENULISAN ................................................................. 7

BAB 2. DASAR TEORI............................................................................................. 9 2.1

2.2

AVR ATMEGA 32 ................................................................................... 9 2.1.1

Arsitektur ATmega 32.................................................................10

2.1.2

Fitur ATmega 32 ........................................................................ 11

GLOBAL POSITIONING SYSTEM (GPS) .......................................... 12

vii


2.2.1 Segmen Angkasa GPS ................................................................. 12 2.2.2 Segmen Sistem Kontrol GPS ....................................................... 14 2.2.3 Segmen Pengguna GPS................................................................ 14 2.2.4 Penentuan Posisi dengan GPS...................................................... 15 2.3

SISTEM KOORDINAT GEOGRAFIS .................................................. 18 2.3.1 Lintang ......................................................................................... 19 2.3.2 Bujur............................................................................................. 20 2.3.3 Ekspresi Lintang dan Bujur dalam Satuan Linier ........................ 21

2.4

VEKTOR................................................................................................. 22

BAB 3. PERANCANGAN DAN CARA KERJA ALAT ...................................... 30 3.1

ARSITEKTUR SISTEM UMUM........................................................... 30

3.2

PERANCANGAN PERANGKAT KERAS ........................................ 30

3.3

3.2.1

Perancangan Power Supply........................................................ 25

3.2.2

Perancangan Sistem Minimum ATmega32 + LCD ................... 25

3.2.3

Perancangan Antarmuka SIM508 ............................................. 26

PERANCANGAN PROGRAM.............................................................. 29 3.3.1

Flowchart Sistem ....................................................................... 29

3.3.2

Perancangan Program Ambil Data GPS .................................... 30

3.3.3

Perancangan Program Memasukkan dan Memanggil Data Target .................................................................................................... 32

3.3.4

Perancangan Program Analisa Jarak dan Sudut......................... 33

viii


BAB 4. PENGUJIAN DAN ANALISA .................................................................. 35 4.1

PENGUJIAN AMBIL DATA GPS ........................................................ 35

4.2

PENGUJIAN MEMASUKKAN DAN MEMANGGIL DATA DI EEPROM................................................................................................. 40

4.3

PENGUJIAN RUMUS MENGHITUNG JARAK DAN SUDUT.......... 42

4.4

PENGUJIAN SISTEM ALAT SECARA KESELURUHAN................. 44

4.5

HASIL PEMBUATAN ALAT ............................................................... 45

BAB 5. KESIMPULAN DAN SARAN................................................................... 49 5.1

KESIMPULAN ....................................................................................... 49

5.2

SARAN ................................................................................................... 49

DAFTAR ACUAN

LAMPIRAN HASIL PEMBUATAN ALAT

ix


DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1

Blok fungsi kerja sistem....................................................................... 4

Gambar 1.2

Diagram langkah-langkah penelitian ................................................... 7

Gambar 2.1

ATmega32 (a) Bentuk fisik (b) Konfigurasi pin.................................. 9

Gambar 2.2

Arsitektur ATmega 32........................................................................ 10

Gambar 2.3

Tiga segmen utama pada GPS............................................................ 12

Gambar 2.4

Konfigurasi orbit sateli GPS .............................................................. 13

Gambar 2.5

Klasifikasi pesawat penerima GPS .................................................... 15

Gambar 2.6

Prinsip penentuan jarak dengan perhitungan delay kode................... 17

Gambar 2.7

Triangulasi tiga satelit GPS................................................................ 18

Gambar 2.8

Komponen pembentuk sistem koordinat geografis ........................... 19

Gambar 2.9

Lintang dan bujur pada bumi ............................................................. 20

Gambar 2.10 Vektor sebagai ruas garis berarah ...................................................... 22 Gambar 2.11 Komponen vektor pada bidang .......................................................... 23 Gambar 3.1

Arsitektur sistem umum ..................................................................... 24

Gambar 3.2

Skema rangkaian power suplay.......................................................... 25

Gambar 3.3

Skema sistem minimum ATmega 32 + LCD..................................... 26

Gambar 3.4

Bentuk fisik dan letak konektor 80 pin pada SIM508........................ 27

Gambar 3.5

Skema antarmuka SIM508................................................................. 28

Gambar 3.6

Flowchart sistem ............................................................................... 29

x


Gambar 3.7

Hasil keluaran GPS pada hypertherminal .......................................... 30

Gambar 3.8

Penjelasan data field pada kalimat pesan GPRMC ............................ 31

Gambar 3.9

Ilustrasi perancangan analisa jarak dan sudut .................................... 33

Gambar 4.1

Instalasi pengujian ambil data GPS.................................................... 35

Gambar 4.2

Tampilan LCD pada pengambilan data GPS ................................... 36

Gambar 4.3

Titik-titik pengambilan data............................................................... 37

Gambar 4.4

Plot selisih data antara data yang didapat dengan data dari situs wikimapia........................................................................................... 38

Gambar 4.5

Instalasi pengujian EEPROM ............................................................ 40

Gambar 4.6

Tampilan LCD ketika memasukkan dan memanggil data EEPROM ......................................................................................... 41

Gambar 4.7

Sudut yang dibentuk dari vektor pergerakan ...............................................

Gambar 4.8

Instalasi pengujian alat secara keseluruhan........................................ 43

Gambar 4.9

Tampilan LCD untuk sub program perhitungan arah dan jarak ............

xi


1

BAB 1 PENDAHULUAN

1.1

LATAR BELAKANG Dalam bentuknya seperti bola, Bumi sulit dianalisa menggunakan sistem

koordinat kartesius biasa. Akan tetapi, Bumi akan dengan mudah dianalisa dengan menggunakan sistem koordinat bola. Versi lain dari sistem koordinat bola yang digunakan untuk mengidentifikasi posisi pada Bumi sering dikenal sebagai sistem koordinat geografis, yaitu sistem koordinat yang membagi Bumi berdasarkan lintang dan bujur. Sudut pandang sistem koordinat bola ataupun sistem koordinat geografis adalah dari dalam, yaitu sudut pandang titik atau massa yang dilingkupi suatu simetri bola. Sekarang ini, telah ditemukan suatu teknologi yang berbeda, yaitu dengan mengubah sudut pandang dari luar menggunakan satelit untuk mendapatkan posisi yang spesifik pada permukaan bumi. Teknologi tersebut sering disebut dengan teknologi GPS (Global Positioning System) [1]. GPS mulai dikembangkan pada tahun 1973 oleh Angkatan Udara Amerika Serikat, yang selanjutnya diambil alih dan dikembangkan oleh Departemen Pertahanan Amerika Serikat. Sistem ini didisain untuk memberikan posisi dan kecepatan tiga dimensi yang teliti, dan juga informasi mengenai waktu, secara kontinyu diseluruh dunia [2].


2

Untuk konstelasi akhirnya, 24 satelit GPS akan menempati 6 orbit yang bentuknya sangat mendekati lingkaran, dimana setiap orbit ditempati oleh 4 satelit dengan interval antaranya yang tidak sama [1]. Dapat diperkirakan, biaya yang dikeluarkan oleh Departemen Pertahanan Amerika Serikat untuk membangun dan memelihara satelit-satelit yang sangat mahal. Untungnya, pada 16 Maret 1995, dalam suratnya ke ICAO, Presiden Bill Clinton menyatakan komitmennya bahwa USA akan menyediakan sinyal-sinyal GPS secara gratis untuk pengguna komunitas sipil internasional [3]. Teknologi GPS dalam pengaplikasiannya membutuhkan tiga komponen utama, yaitu; satelit, stasiun pengontrol satelit, dan juga pesawat penerima sinyal GPS [1]. Bagian satelit dan stasiun pengontrol sudah tersedia dan sudah ada yang mengurus, yaitu Amerika. Sehingga, hanya dengan sebuah pesawat penerima sinyal GPS seseorang akan mendapatkan informasi mengenai posisi tanpa harus memikirkan bagaimana membangun satelit dan stasiun pengontrol yang sangat mahal. Teknologi GPS mengalami perkembangan pesat seiring meningkatnya kebutuhan masyarakat dunia akan akses informasi, khususnya mengenai pelacakan posisi. Banyak sekali aplikasi yang berhubungan dengan posisi, seperti penentuan batas peta, penentuan kiblat yang benar, penentuan arah dan selisih jarak yang benar untuk sampai ke suatu lokasi yang ditentukan, dan banyak aplikasi lain yang dapat dibangun dengan menggunakan data posisi. Dalam hal penentuan posisi target


3

digunakan analisis vektor yang dapat menentukan arah serta selisih jarak pengamat terhadap target[4]. Disisi lain, mikrokontroler saat ini banyak digunakan sebagai sistem pengolah data yang membutuhkan penarikan kesimpulan maupun perhitungan matematis. Mikrokontroler juga menyediakan fasilitas memori yang dapat digunakan untuk penyimpanan data. Dibandingkan dengan komputer, mikrokontroler lebih ringkas dan efisien untuk aplikasi yang tidak menggunakan algoritma yang kompleks.

1.2

TUJUAN PENELITIAN Adapun tujuan penelitian ini adalah : 1. Merancang sistem penentuan lokasi dengan menggunakan analisa vektor pergerakan sepeda motor. 2. Mengembangkan sistem sederhana dalam hal penentuan posisi yang relatif murah yang dibangun pada sepeda motor. 3. Sebagai syarat untuk mengikuti sidang skripsi program studi Sarjana Strata-1 Reguler Fisika Instrumentasi Elektronika FMIPA UI.

1.3

PEMBATASAN MASALAH Dalam penelitian ini ada beberapa hal yang membatasi pembuatannya, yaitu: Menggunakan modul SIM508 sebagai modul GPS. Menggunakan mikrokontroler AVR ATmega 32. Target yang dituju berupa gedung atau suatu tempat yang luas.


4

Menggunakan sepeda motor sebagai media penempatan alat yang dibuat. Menggunakan display sederhana yaitu LCD. Menggunakan keypad untuk memasukkan data lokasi yang dituju (target). Tidak menggunakan kompas magnetik sehingga alat yang dibangun hanya dapat digunakan dalam kondisi bergerak. Berikut merupakan blok diagram fungsi kerja dari sistem tersebut :

GPS ( posisi motor )

Lintang dan bujur target

µC

LCD -Sudut -jarak

Keypad

Gambar 1.1 Blok fungsi kerja sistem

1.4

METODE PENELITIAN Metode penelitian yang akan dilakukan terdiri dari beberapa tahap, yaitu:

a. Studi Literatur Metode Studi Literatur ini digunakan penulis untuk memperoleh teori-teori dasar sebagai sumber acuan dalam penulisan skripsi. Informasi dan pustaka yang berkaitan dengan masalah ini diperoleh dari, antara lain:


5

Buku-buku cetak dan tulisan berupa skripsi dan jurnal yang berhubungan dengan mikrokontroler, GPS, sistem koordinat geografis, dan vektor. Dari internet dapat diambil informasi mengenai datasheet, diskusi, jurnal dan lain-lain. Sumber informasi lain, seperti penjelasan yang diberikan dosen pembimbing dan informasi dari rekan mahasiswa.

b. Perancangan dan Pembuatan Alat Perancangan alat merupakan tahap awal penulis untuk mencoba, memahami, menerapkan dan menggabungkan semua literatur yang telah diperoleh dan dipelajari untuk melengkapi sistem yang sedang dikembangkan. Sehingga, untuk selanjutnya penulis dapat merealisasikan sistem sesuai dengan tujuan. Perencanaan dan pembuatan sistem, antara lain : Perancangan dan pembuatan power supply. Perancangan dan pembuatan minsis AVR ATmega 32 + LCD. Perancangan dan pembuatan antarmuka SIM508. Perancangan program ambil data GPS. Perancangan program analisa jarak dan sudut. Perancangan program sistem keseluruhan.


6

c. Pengujian Sistem Pengujian sistem ini berkaitan dengan pengujian alat serta pengambilan data dari alat yang telah dibuat. Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui karakteristik dari masing-masing bagian sistem, sehingga dapat diketahui bagaimana kinerja setiap bagian dan sejauh mana tingkat berjalannya setiap bagian sistem untuk dibentuk satu kesatuan sistem. Pengujian terhadap hasil penelitian, antara lain: Pengujian power suplay. Pengujian dilakukan dengan mengukur output yang dihasilkan power suplay sebagai input mikrokontroler dan modul GPS. Pengujian komunikasi serial pada mikrokontroler atau modul GPS. Pengujian dilakukan dengan menghubungkan mikrokontroler atau modul GPS dengan Hyperterminal. Pengujian sistem secara keseluruhan termasuk program yang digunakan.

d. Metode Analisis Metode Analisis data dilakukan dengan membandingkan hasil data pada pengujian alat yang telah dijabarkan diatas dengan kerja alat seharusnya. Sistem menghasilkan data berupa lokasi yang kemudian data tersebut dibandingkan dengan lokasi yang sama yang tertera pada situs wikimapia. Setelah itu, dari kedua kelompok data yang didapat dilakukan analisa. Sehingga dapat ditarik


7

kesimpulan dan saran-saran untuk pengembangan lebih lanjut. Berikut ini adalah diagram langkah-langkah yang yang akan dilakukan dalam penelitian ini:

Studi literatur

Perancangan dan Pembuatan alat

Pengujian alat dan pengambilan data

Hasil dan analisa alat

Gambar 1.2 Diagram langkah-langkah penelitian

I.5

SISTEMATIKA PENULISAN Sistematika penulisan skripsi ini terdiri dari bab-bab yang memuat beberapa

sub bab dan sub-sub bab. Untuk memudahkan pembacaan dan pemahaman maka penulisan skripsi ini ini terdiri atas 5 bab dan secara garis besar dapat diuraikan sebagai berikut :

BAB 1. PENDAHULUAN Pendahuluan berisi latar belakang, tujuan, pembatasan masalah, metode penulisan dan sistematika penulisan dari skripsi ini.

BAB 2. TEORI DASAR Teori Dasar berisi landasan teori sebagai hasil dari studi literatur yang berhubungan dengan perancangan dan pembuatan alat.


8

BAB 3. PERANCANGAN DAN CARA KERJA ALAT Pada bab ini akan dijelaskan sistem kerja keseluruhan dari semua perangkat kontrol (perangkat keras).

BAB 4. PENGUJIAN DAN ANALISA Bab ini menjelaskan tentang unjuk kerja alat sebagai hasil dari perancangan sistem. Pengujian akhir ini dilakukan dengan menyatukan seluruh bagian dari sistem, sehingga dapat diketahui apakah sistem dapat berfungsi dengan baik. Setelah sistem dapat bekerja dengan baik maka dilakukan pengambilan data untuk menentukan kapabilitas dari sistem yang dibangun.

BAB 5. KESIMPULAN DAN SARAN Bab penutup ini berisi kesimpulan penulis yang diperoleh berdasarkan pengujian sistem dan pengambilan data selama penelitian berlangsung. Selain itu, penutup juga berisikan tentang saran-saran dari penulis untuk mendapatkan hasil yang lebih baik dalam pengembangan lebih lanjut dari penelitian ini.


9

BAB 2 DASAR TEORI

2.1

AVR ATMEGA 32[5] ATmega 32 tergolong mikrokontroler jenis AVR yang memiliki arsitektur

RICS (Reduced Instruction Set Computing) 8 bit, dimana semua instruksi dikemas dalam kode 16 bit dan sebagian besar instruksi dieksekusi dalam 1 siklus clock, berbeda dengan instruksi MCS51 yang membutuhkan 12 siklus clock. Tentu saja, hal itu terjadi karena kedua jenis mikrokontroler tersebut memiliki arsitektur yang berbeda. AVR berteknologi RISC, sedangkan seri MCS51 berteknologi CISC (Complex Instruction Set Computing). Bentuk fisik dan konfigurasi pin ATmega 32 dapat dilihat pada Gambar 2.1.

(a)

(b)

Gambar 2.1 ATmega 32 (a) Bentuk fisik (b) Konfigurasi pin


10

2.1.1

Arsitektur ATmega 32 Arsitektur ATmega 32 dapat dilihat pada Gambar 2.2

Gambar 2.2 Arsitektur ATmega 32


11

Dari gambar tersebut, dapat dilihat bahwa ATmega 32 memiliki bagianbagian sebagai berikut; saluran I/O sebanyak 32 buah (Port A, Port B, Port C, dan Port D), ADC 10 bit sebanyak 8 saluran, tiga buah Timer/Counter dengan kemampuan pembandingan, CPU yang terdiri dari 32 Register dan Watchdog timer dengan Internal Oscillator. Selain itu mikrokontroler ini juga memiliki SRAM sebesar 2 Kbyte, memori Flash sebesar 32 Kbyte dengan kemampuan Read-WhileWrite, unit interupsi internal dan eksternal, port antarmuka SPI, EEPROM sebesar 1024 byte yang dapat diprogram saat operasi, dan port USART untuk komunikasi serial.

2.1.2

Fitur ATmega 32

Mikrokontroler ATmega 32 memiliki kapabilitas yang detail, antara lain: Sistem mikroprosesor 8 bit berbasis RISC dengan kecepatan sampai 16 MHz. Kapabilitas memori flash 32 kb, SRAM sebesar 2 Kbyte, dan EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) sebesar 1024 byte. ADC internal dengan fidelitas 10 bit sebanyak 8 channel. Portal komunikasi serial (USART) dengan kecepatan maksimal 2,5 Mbps. Enam pilihan mode sleep, yaitu; Idle, ADC Noise Reduction, Power Save, Power Down, Standby dan Extended Standby untuk penghematan penggunaan daya listrik.


12

2.2

GLOBAL POSITIONING SYSTEM (GPS) [1] GPS adalah sistem radio navigasi dan penentuan posisi menggunakan satelit.

Nama formalnya adalah NAVSTAR GPS (NAVigation Satellite Timing and Tanging Global Positioning System). Pada dasarnya GPS terdiri dari tiga segmen utama, yaitu segmen angkasa yang terdiri dari 24 satelit GPS, segmen sistem kontrol serta segmen pengguna yang terdiri dari para pemakai GPS. Ketiga segmen tersebut dapat digambarkan secara skematis seperti Gambar 2.3 dibawah ini.

Gambar 2.3 Tiga segmen utama pada GPS

2.2.1 Segmen Angkasa GPS Segmen angkasa GPS terdiri dari satelit-satelit GPS serta roket-roket Delta peluncur satelit dari Cape Canaveral di Florida, Amerika Serikat. Satelit GPS pada dasarnya terdiri dari: Solar Panel, komponen internal dan komponen eksternal. Setiap satelit GPS mempunyai dua sayap yang dilengkapi


13

dengan sel-sel pembangkit tenaga matahari (solar panel), yang merupakan sumber energi untuk satelit. Satelit juga mempunyai komponen internal seperti jam atom dan pembangkit sinyal. Komponen eksternal satelit adalah beberapa antena yang digunakan untuk menerima dan memancarkan sinyal-sinyal dari dan ke satelit GPS. Konstelasi standar dari satelit GPS terdiri dari 24 satelit yang menempati enam bidang orbit yang bentuknya hampir seperti lingkaran, seperti yang diilustrasikan pada Gambar 2.4.

Gambar 2.4 Konfigurasi orbit satelit GPS

Keenam orbit satelit GPS mempunyai spasi sudut yang sama antar sesamanya. Meskipun begitu setiap orbit ditempati oleh 4 satelit dengan interval antaranya yang tidak sama, seperti yang ditunjukan pada Gambar 2.4 diatas.


14

2.2.2

Segmen Sistem Kontrol GPS Segmen sistem kontrol berfungsi mengontrol dan memantau operasional

satelit dan memastikan bahwa satelit berfungsi sebagaimana mestinya. Secara lebih spesifik tugas utama dari segmen sistem kontrol GPS adalah: Secara kontinyu memantau dan mengontrol sistem satelit, Menentukan dan menjaga waktu GPS, Memprediksi ephemeris satelit serta karakteristik jam satelit, Secara periodik meremajakan (update) navigation message dari setiap satelit, Melakukan manuver satelit agar tetap berada dalam orbitnya, atau melakukan relokasi untuk menggantikan satelit yang tidak sehat. Segmen sistem kontrol terdiri dari lima stasiun pengontrol dan monitor, yaitu di Hawaii, Ascension Island, Diego Garcia, Kwajalein, dan Colorado Springs.

2.2.3

Segmen Pengguna GPS Segmen pengguna terdiri dari para pengguna satelit GPS yang memanfaatkan

receiver GPS untuk digunakan sebagai penerima dan pemroses sinyal dari satelit GPS dalam hal keperluan navigasi. Dilihat dari fungsinya, secara umum receiver GPS dapat diklasifikasikan secara skematik seperti pada Gambar 2.5.


15

Gambar 2.5 Klasifikasi pesawat penerima GPS

2.2.4

Penentuan Posisi dengan GPS Satelit GPS secara umum memancarkan dua macam sinyal gelombang micro

yaitu: L1 dengan frekuensi 1575.42 Mhz yang membawa pesan navigasi dan sinyal kode SPS (Standard Positioning Service). L2 dengan frekuensi 1227.60 Mhz yang digunakan untuk mengukur keterlambatan pada lapisan ionosfer dengan menggunakan penerima PPS (Precise Positioning Service). Tiga kode binari digunakan untuk menggeser fase sinyal L1 dan L2 yang ditransmit oleh sebuah satelit GPS. Ketiga macam kode binari itu adalah sebagai berikut:


16

Modulasi kode C/A (Coarse Acquisition) pada fase L1. Kode C/A ini dikirim secara berulang setiap 1 Mhz PRN (Pseudo Random Noise). Kode C/A PRN ini berbeda untuk setiap satelit GPS yang merupakan identifikasi untuk satelit tersebut. Modulasi kode C/A ini yang digunakan sebagai dasar untuk penggunaan GPS pada masyarakat sipil. Modulasi kode P (Pricise) pada kedua sinyal L1 dan L2. Kode P ini sangat panjang sampai 7 hari pada 10 Mhz PRN. Pada penggunaan Anti-Spoofing (AS), kode P ini dienkripsi kedalam kode Y untuk setiap channel penerima dan digunakan untuk keperluan pemakai tertentu saja dengan cryptographickey. Kode P(Y) ini menjadi dasar penggunaan pada PPS (Precise Positioning Service). Pesan navigasi lainnya juga dimodulasikan dengan kode L1- C/A setiap 50 Mhz termasuk mengenai orbit satelit, koreksi waktu dan sistem parameter lainnya. Dengan mengamati kode P ataupun kode C/A jarak dari pengamat ke satelit dapat ditentukan. Prinsip pengukuran jarak adalah dengan membandingkan kode yang diterima dari satelit dengan kode replika yang diformulasikan di dalam receiver, seperti yang digambarkan oleh Gambar 2.6. Waktu yang diperlukan untuk ’mengimpitkan’ kedua kode, ”dt” adalah waktu yang diperlukan oleh kode tersebut untuk menempuh jarak dari satelit ke pengamat. Dengan mengalikan data ”dt” dengan kecepatan cahaya maka jarak antara pengamat dengan satelit dapat ditentukan.


17

Kode yang datang dari satelit GPS

Pengamat

dt

Replika kode yang dibangun di dalam receiver GPS

Gambar 2.6 Prinsip penentuan jarak dengan perhitungan delay kode

Jarak yang didapatkan dari hasil perkalian kecepatan cahaya dengan delay kode masih merupakan besaran skalar, sehingga belum dapat menentukan posisi pengamat secara tepat. Hasil perhitungan jarak yang didapatkan dirubah kedalam bentuk vektor dengan cara triangulasi posisi. Triangulasi posisi hanya dapat dilakukukan oleh tiga satelit atau lebih. Masing-masing satelit memiliki medan jarak berbentuk bola terhadap pengamat, seperti yang digambarkan pada Gambar 2.7. Hasil perpotongan medan jarak dari ketiga satelit menunjukkan posisi pengamat. Penguncian sinyal satelit yang keempat membuat pesawat penerima GPS dapat menghitung posisi ketinggian titik tersebut terhadap muka laut rata-rata (Mean Sea /Level) atau disebut 3D fix dan keadaan ini yang ideal untuk melakukan navigasi. Ilustrasi triangulasi yang dilakukan oleh tiga satelit yang berbeda ditunjukkan pada Gambar 2.7.


18

Gambar 2.7 Triangulasi tiga satelit GPS

2.3

SISTEM KOORDINAT GEOGRAFIS [6] Sistem koordinat geografis merupakan versi dari koordinat bola yang

memungkinkan penentuan lokasi pada Bumi berdasarkan lintang dan bujur lebih mudah. Sistem koordinat geografis merupakan sistem koordinat geosentrik dimana menggunakan titik pusat Bumi sebagai titik acuan. Ilustrasi Komponen-komponen yang membentuk sistim koordinat geografis ditunjukkan pada Gambar 2.8.


19

Gambar 2.8 Komponen pembentuk sistem koordinat geografis

2.3.1

Lintang Lintang adalah sudut dari sebuah titik di permukaan Bumi terhadap bidang

equatorial dengan acuan titik tengah Bumi. Garis yang menghubungkan titik-titik yang memiliki sudut yang sama terhadap Equator disebut garis lintang. Kutub utara adalah lintang 90° N, kutub selatan adalah lintang 90° S dan lintang 0° ditandai sebagai Equator. Equator adalah garis fundamental dari semua sistem koordinat geografis. Equator membagi bola Bumi menjadi dua bagian yaitu bagian utara dan bagian selatan. Ilustrasi lintang dan bujur pada Bumi digambarkan pada Gambar 2.9.


20

Gambar 2.9 Lintang dan bujur pada Bumi

2.3.2

Bujur Bujur adalah sudut timur atau barat dari garis yang menghubungkan titik

tengah kedua kutub Bumi. Garis yang menghubungkan titik-titik yang memiliki sudut posisi barat atau timur yang sama disebut garis bujur (meridian). Semua garis masingmasing tidak sejajar dan berupa setengah putaran, tapi masing-masing mereka bertemu di kutub utara dan selatan. Garis yang melewati Royal Observatory, Greenwich (dekat London dalam Negara Inggris) dipilih sebagai referensi titik bujur 0° yang dikenal sebagai Prime meridian. Tempat yang disebut belahan bumi bagian timur adalah disebelah timurnya, sedangkan tempat yang disebut belahan bumi bagian barat adalah bagian baratnya.


21

2.3.3

Ekspresi Lintang dan Bujur dalam Satuan Linier Pada permukaan laut satu detik lintang dihitung sebesar 30,82 m, satu menit

lintang dihitung sebesar 1.849 m, dan satu derajat lintang dihitung sebesar 110,9 km. Sedangkan, pada permukaan laut satu detik bujur dihitung sebesar 30,92 m, satu menit bujur dihitung sebesar 1.855 m, dan satu derajat bujur dihitung sebesar 111,3 km. Ketentuan diatas didasarkan dari perhitungan dengan menggunakan persamaan:

180o

180

cos( )M r

cos( o

)

(2.1)

a 4 cos( ) + b 4 sin ( (a cos( ))2 + (b cos( 2

)2 ))2

(2.2)

Persamaan (2.1) diatas digunakan untuk menghitung satu derajat lintang dan persamaan (2.2) diatas digunakan untuk menghitung satu derajat bujur. Dengan adalah sudut lintang atau bujur yang ingin ditentukan dalam satuan meter. M r adalah jari-jari equator (dalam hal ini 6.367.449 m), sedangkan a dan b (dalam hal ini) masing-masing 6.378.137 m dan 6.356.752,3 m.


22

2.4

VEKTOR[4] Dalam bidang fisika, dikenal dua macam besaran. Kedua besaran ini adalah

besaran skalar dan besaran vektor. Besaran skalar adalah suatu besaran yang hanya mempunyai nilai saja, tetapi tidak mempunyai arah. Sedangkan besaran vektor adalah suatu besaran yang mempunyai nilai sekaligus arah. Berdasarkan tinjauan bidang kajian geometri, secara umum suatu besaran vektor dapat digambarkan dengan menggunakan ruas garis berarah. Seperti yang diilustrasikan pada Gambar 2.10 dibawah ini.

A a 1 satuan

45 o

Sumbu X positif

Gambar 2.10 Vektor sebagai ruas garis berarah

Misalkan A adalah sebuah titik dibidang dengan koordinat (x,y). Dari pusat koordinat kartesius (0,0) ke titik A dapat ditarik garis berarah a membentuk vektor yang memiliki komponen x ( a x ) dan komponen y ( a y ) yang lebih jelas dapat dilihat pada Gambar 2.11.


23

y

a ay x

ax Gambar 2.11 Komponen vektor pada bidang

Komponen-komponen x dan y dari vektor a dapat

digunakan

untuk

mencari panjang vektor ( a ) dan arah vektor ( ) dengan menggunakan persamaan

dibawah ini.

2

2

a = ax + a y

tan =

2

ay ax


(2.3)

(2.4)

BAB 3 PERANCANGAN DAN CARA KERJA ALAT

3.1

ARSITEKTUR SISTEM UMUM Arsitektur sistem secara umum digambarkan pada Gambar 3.1 dibawah ini.

GPS ( posisi motor )

Lintang dan bujur target

µC

LCD -Sudut -jarak

Keypad

Gambar 3.1 Arsitektur sistem umum

3.2

PERANCANGAN PERANGKAT KERAS Subsistem perangkat keras terdiri dari: Mikrokontroler sebagai pengolah data dan penyimpanan data lokasi. Modul GPS sebagai sumber informasi lokasi. Keypad untuk memasukkan data lokasi target. LCD untuk menampilkan selisih sudut dan jarak.

24


13.3.2 Perancangan Power Suplay Modul SIM508 dan mikrokontroler membutuhkan suplay 5V. Keduanya akan dipasang pada sepeda motor yang memiliki tegangan aki sebesar 12V. Oleh karena itu, dibutuhkan rangkaian yang dapat menurunkan tegangan dari 12V menjadi 5V. Skema rangkaian power suplay dapat dilihat pada Gambar 3.2 dibawah ini.

Gambar 3.2 Skema rangkaian power suplay

23.3.2 Perancangan Sistem Minimum ATmega 32 + LCD Sistem minimum mikrokontroler berfungsi sebagai media interface dengan unit IO (input/output) dan GPS. Rangkaian ini dilengkapi dengan ISP Flash Programming yang berfungsi untuk menuliskan program yang diinginkan ke dalam mikrokontroler. Selain itu, rangkaian sistem minimum ini juga ditambahkan rangkaian LCD pada port C, yaitu; Enable di port C.2, Rs di port C.0, DB7 di port C.7, DB6 di port C.6, DB5 di port C.5, dan DB4 di port C.4. Untuk keypad

25


membutuhkan 8 pin yang dipasang pada port A. Skema rangkaian sistem minimum mikrokontroler ATmega 32 + LCD dapat dilihat pada Gambar 3.3.

Gambar 3.3 Skema sistem minimum ATmega 32 + LCD

33.3.2 Perancangan Antarmuka SIM508 [7] Dimensi dari SIM508 adalah 55 mm x 34 mm x 2.9 mm. Ukuran yang kecil ini memiliki konsekuensi pada sambungan interface-nya yang berukuran sangat kecil berupa konektor 80 pin dengan dimensi sekitar 24 mm x 0.5 mm. Letak dan bentuk fisik konektor 80 pin pada SIM508 dapat dilihat pada Gambar 3.4.

26


Gambar 3.4 Bentuk fisik dan letak konektor 80 pin pada SIM508

Antarmuka modul SIM508 dibutuhkan karena modul yang digunakan belum memiliki antarmuka langsung seperti port-port terbuka yang siap hubung, kecuali port sambungan antena. Port-port yang belum memiliki antar muka langsung seperti port suplay, port komunikasi serial, dan port-port lainnya masih terintegrasi pada konektor 80. Untuk itu, Penulis membutuhkan suatu antarmuka yang dapat mengeluarkan port-port pada modul SIM508, khususnya yang dibutuhkan untuk mengaktifkan fungsi GPS. Port-port yang digunakan untuk mengaktifkan fungsi GPS, yaitu: GPS_VCC sebagai input suplay ke GPS, GND sebagai ground, GPS_VRTC sebagai back up RTC dan SRAM, GPS_VANT sebagai input tegangan eksternal untuk fungsi antena aktif, GPS_VCC_RF sebagai output untuk antena aktif tipe 3 V.

27


Skema antarmuka SIM508 dapat dilihat pada Gambar 3.5.

Gambar 3.5 Skema antarmuka SIM508

28


3.3

PERANCANGAN PROGRAM

3.3.2

Flowchart Sistem

Gambar 3.6 Flowchart sistem

29


3.3.2

Perancangan Program Ambil Data GPS Gambar hasil keluaran data GPS pada hypertherminal dapat dilihat pada

Gambar 3.7.

Gambar 3.7 Hasil keluaran GPS pada hypertherminal[8]

Data keluaran yang digunakan adalah format data NMEA 0183 berbentuk kalimat (string) yang merupakan rangkaian karakter ASCII 8 bit. Setiap kalimat pesan diawali dengan satu karakter '$' , dua karakter Talker ID (dalam hal ini hanya ada ”GP” ), tiga karakter Sentence ID (dalam hal ini GSA, RMC, GGA, GSV), dan diikuti oleh data fields yang masing-masing dipisahkan oleh koma serta diakhiri oleh optional cheksum dan karakter cariage return/line feed (CR/LF) [8].

30


Kalimat Pesan yang digunakan dalam tugas akhir ini adalah kalimat pesan ”GPRMC”. Pada intinya kalimat pesan memiliki isi yang sama, yang membedakan hanya urutan data-data fields dan data-data tambahan yang ditampilkan. Contoh kalimat pesan GPRMC yaitu:

$GPRMC,180432,A,4027.027912,N,08704.857070,W,000.04,181.9,131000,1.8,W,D*25

Kalimat pesan GPRMC terdiri dari data-data fields yang dijelaskan pada Gambar 3.8 .

Gambar 3.8 Penjelasan data field pada kalimat pesan GPRMC[8]

Mengacu dari gambar diatas, maka cara pengambilan data GPS dilakukan dengan menunggu karakter ”$” yang kemudian dicocokkan dengan keluaran data yang diinginkan. Pada proyek akhir ini format yang digunakan adalah keluaran GPS dengan format $GPRMC, maka setelah dikenali karakter ”$” maka dicek apakah string yang menyertainya adalah ”GPRMC” atau bukan maka diulang sampai

31


mendapatkan string ”GPRMC” jika ya maka data GPS yang menyertainya diambil oleh mikrokontroler untuk dilakukan proses seleksi selanjutnya. Data dari format NMEA dapat dengan mudah dibagi menjadi beberapa bagian array karena masing-masing data dipisahkan oleh tanda koma. Dengan menjadikan tanda koma sebagai acuan, data yang diperlukan dapat diseleksi dan diambil. Dari sekian data fields yang disediakan hanya akan diambil data lintang dan bujurnya saja. Data lintang dan bujur pada NMEA 0183 masih berformat ddmm.mm, sehingga perlu dilakukan pengubahan format menjadi dd.dddddd. Hal ini penulis lakukan untuk memudahkan dalam perhitungan jarak dan sudut nantinya.

3.3.3

Perancangan Program Memasukkan dan Memanggil Data Target Pada sistem yang dibuat akan ditambahkan fasilitas untuk memasukkan dan

memanggil data target pada memori EEPROM ATmega 32 yang digunakan. Memori dipersiapkan untuk menyimpan lintang dan bujur suatu target. Lokasi memori yang akan dibuat berjumlah 9 lokasi yang dibedakan dengan angka dari 1 sampai 9. Data target yang akan dimasukkan berupa lintang dan bujur dengan format dd.dddddd yang memungkinkan penggunaan string ”.” sebagai penunjuk desimal. Lintang dan bujur yang dimasukkan juga tidak menggunakan arah barat atau timur untuk bujur dan arah utara atau selatan untuk lintang, sehingga memungkinkan nilai yang dimasukkan akan berupa nilai negatif dengan menggunakan tanda ”-” didepannya. Pada keypad membran 4x4 yang akan digunakan tidak tersedia tombol titik dan minus sehingga dilakukan pengubahan pengidentifikasian string pada

32


program yang dibuat yaitu tombol ”#” menjadi string ”-” pada program dan tombol ”*” menjadi string ”.” pada program. Sehingga ketika tombol ”#” yang ditekan, yang akan terbaca pada program adalah string ”-” dan ketika tombol ”*” yang ditekan, yang akan terbaca pada program adalah string ”.” .

3.3.4

Perancangan Program Analisa Jarak dan Sudut

Ilustrasi perancangan analisa vektor pada sistem digambarkan pada Gambar 3.9 dibawah ini.

R

Gambar 3.9 Ilustrasi perancangan analisa jarak dan sudut

Dalam perhitungan jarak digunakan persamaan (3.1), yaitu:

R = ( y2

y1 ) 2 + ( x 2

x1 ) 2

33


(3.1)

Sebelum melakukan perhitungan jarak, nilai lintang dan bujur dirubah kedalam meter (satuan panjang yang umum). Dalam konversi dari derajat menjadi meter digunakan koreksi dari literatur yaitu bahwa 1 derajat lintang adalah sejauh 110.9 km sedangkan untuk 1 derajat bujur adalah sejauh 111.3 km.[11] Sedangkan, untuk menghitung sudut digunakan persamaan (3.2), (3.3), dan (3.4), yaitu:

= arctan

t

y2 x2

y1 x1

(3.2)

yt xt

y2 x2

(3.3)

= arctan

Sudut yang digunakan untuk penentuan target adalah hasil selisih dari persaman (3.2) dengan (3.3), seperti pada persamaan (3.4) dibawah ini.

=

(3.4)

t

34


35

BAB 4 PENGUJIAN DAN ANALISA

4.1

PENGUJIAN AMBIL DATA GPS Untuk membuktikan algoritma yang telah dirancang untuk menseleksi data

keluaran NMEA 0183 sehingga hanya didapatkan nilai lintang dan bujur, maka dilakukan pengujian diluar ruangan dengan menggunakan LCD. Instalasi pengujian ambil data GPS ditunjukkan pada Gambar 4.1 dibawah ini.

LCD SIM 508 (modul GPS)

Aki

Mikrokontroler ATmega32

PS 5V

Gambar 4.1 Instalasi pengujian ambil data GPS

Pada pengujian ini, penulis berhasil memecah data yang beragam pada format NMEA 0183 untuk menyeleksi dan mengampilkan nilai lintang dan bujur pada LCD.


36

Pada pengujian ini penulis mengalami kendala pada penentuan array berdasarkan perencanaan pada Bab sebelumnya. Pada perancangan, Gambar 3.8 memperlihatkan bahwa data GPS untuk lintang dan bujur yaitu berturut-turut pada array ke-3 dan ke-5. Akan tetapi, ketika dicoba pada program yang dibuat, data yang keluar tidak seharusnya (bukan data lintang dan bujur). Data yang keluar adalah data yang berada pada array ke-2 dan ke4. Penulis berkesimpulan bahwa data dihitung dari string “GPRMC” yang menyertai data GPS sebenarnya. dengan kata lain string ”GPRMC” dihitung sebagai array pertama. Ketika penulis coba mengganti dengan array ke-4 dan ke-6 didapat data lintang dan bujur sesuai dengan yang diinginkan. Pada pengujian ini menggunakan LCD sebagai display dan aki sebagai sumber dayanya, sehingga alat yang dibangun dapat dibawa ke luar ruangan. Data yang dimunculkan adalah berupa latitude (lintang) dan longitude (bujur). Contoh data yang terlihat di LCD dapat dilihat pada Gambar 4.2.

Gambar 4.2 Tampilan LCD pada pengambilan data GPS

Pengujian dilakukan di dalam wilayah Kampus Baru UI Depok yang letak titik-titiknya digambarkan pada Gambar 4.3.


37

Gambar 4.3 Titik-titik pengambilan data [9]

Nilai posisi (lintang dan bujur) titik-titik pada gambar diatas diambil dengan menggunakan alat yang dibangun maupun dengan menggunakan situs wikimapia. Kedua metode pengambilan data ini dimaksudkan untuk membandingkan data yang diambil dilapangan dengan data yang diambil melalui situs wikimapia. Pada Tabel 4.1 dijabarkan perbandingan data yang didapat melalui alat yang dibangun dengan data yang didapat melalui wikimapia. Selain itu, pada Tabel 4.1 juga di hitung selisih antara data lintang dan bujur pada setiap titik antara data yang diambil dari situs wikimapia dengan data yang diambil dilapangan, sehingga dapat ditarik kesimpulan adanya pergeseran data lokasi antara data yang diambil dari situs wikimapia dengan data yang diambil dilapangan.


38

Tabel 4.1 Perbandingan data antara data yang didapat dengan data dari situs wikimapia No.

Dari situs wikimapia lintang

Data yang didapat

bujur

lintang

Selisih (m)

bujur

lintang

Bujur

1

-6,3653250

106,8215865

-6,3653020

106,8215680

-2,55

2,06

2

-6,3669084

106,8230027

-6,3668720

106,8230190

-4,04

-1,81

3

-6,3675482

106,8268973

-6,3675410

106,8268270

-0,80

7,82

4

-6,3685824

106,8275893

-6,3685380

106,8275450

-4,92

4,93

5

-6,3682999

106,8280399

-6,3683040

106,8280790

0,45

-4,35

6

-6,3676815

106,8285173

-6,3677060

106,8284650

2,72

5,82

7

-6,3684652

106,8286729

-6,3684200

106,8287040

-5,01

-3,46

8

-6,3691049

106,8290323

-6,3690770

106,8290320

-3,09

0,03

9

-6,3690836

106,8299282

-6,3691120

106,8298640

3,15

7,15

10

-6,3682626

106,8307436

-6,3682490

106,8307950

-1,51

-5,72

4

Lintang (m)

3

9

6

2 1

5 -7

-6

-5 10

-4

Bujur (m)

0 -3

-2

-1 0 -1

1

-2 -3

8

2

3

4

5

6

7

8 3

9

1

2 -4 7

-5

4

-6

Gambar 4.4 Plot selisih data antara data yang didapat dengan data dari situs wikimapia

Dari kesepuluh titik diatas pada pengambilan data yang dilakukan yang memiliki akurasi yang paling rendah yaitu pada titik ke-3 dan ke-9. Pada titik di depan gedung balairung ini didapat nilai yang kurang baik dimana lintang yang


39

didapat bergeser sejauh 3 m dan bujurnya bergeser sejauh 7 m. Padahal, pada titik tersebut (lihat pada Gambar 4.3) tidak tertutup atap Balairung atau tidak terlalu banyak pepohonan yang lebat disekitarnya (jika dibandingkan dengan titik 3) yang dapat menghambat sinyal GPS jatuh pada antena penerima GPS. Sedangkan pada titik 3 lintang bergeser sejauh 7 m. Angka yang tertera pada hasil pembuatan hadware tersebut tidak dapat dianalisa menjadi perbagian kesalahan. Akan tetapi, eror yang didapat merupakan suatu sistem eror (kesalahan sistem). Berikut penjelasan eror-eror yang mungkin pada penentuan lokasi dengan menggunakan GPS. Sinyal GPS dalam perjalanannya dari satelit ke pengamat di permukaan Bumi harus melalui medium-medium ionosfer dan troposfer, dimana dalam kedua lapisan tersebut sinyal GPS akan mengalami refraksi dan sintilasi (scintillation) di dalamnya, serta pelemahan (atmospheric attenuation) dalam lapisan troposfer [1]. Disamping itu, sinyal GPS juga dapat dipantulkan oleh benda-benda di sekitar pengamat sehingga dapat menyebabkan terjadinya multipath, yaitu fenomena dimana sinyal GPS yang diterima oleh antena adalah resultan dari sinyal langsung dan sinyal pantulan, yang akan menyebabkan data akan bergeser cukup jauh (akurasinya jauh berkurang). Kesalahan lain seperti kesalahan orbit dan waktu, akan menyebabkan kesalahan pada jarak ukuran dengan GPS (pseudorange serta jarak fase) [1], sehingga harus diperhitungkan dalam pemrosesan sinyal GPS untuk keperluan penentuan posisi ataupun parameter lainnya.


40

Ketelitian posisi yang didapatkan juga dapat dipengaruhi dari: metode penentuan posisi yang digunakan, geometri dan distribusi dari satelit-satelit yang diamati (jumlah satelit, lokasi dan distribusi satelit, lama pengamatan), ketelitian data yang digunakan, dan strategi/metode pengolahan data yang diterapkan (real time dan post processing), strategi eliminasi dan pengkoreksian kesalahan dan bias, metode estimasi yang digunakan, pemrosesan baseline dan perataan jaringan, kontrol kualitas)[1].

4.2

PENGUJIAN

MEMASUKKAN

DAN

MEMANGGIL

DATA

DI

EEPROM Instalasi pengujian keypad untuk memasukkan dan memanggil data di EEPROM ditunjukkan pada Gambar 4.4 dibawah ini.

LCD Keypad

Mikrokontroler ATmega 32

PS 5V

Gambar 4.5 Instalasi pengujian EEPROM

Pada pengujian ini data lintang dan bujur target dimasukkan melalui keypad untuk kemudian dilakukan pemanggilan data dari data yang tersimpan. Data disimpan


41

sesuai dengan lokasi yang dipilih sebelumnya (dari 1 – 9). Kemudian, dilakukan pemanggilan data dengan lokasi yang sama dan dibuktikan apakah data tersebut dapat dipanggil kembali atau tidak. Ternyata data dapat dipanggil sesuai dengan lokasi penyimpanan data tersebut. Tampilan LCD memasukkan dan memanggil data EEPROM dapat dilihat pada Gambar 4.5.

Selain 1 dan 2

Input keypad “2’ Input keypad “1’

(1-9) misalkan “1’

(1-9) misalkan “1’

misalkan “-6.145499’ Ke Sub Program Ambil Data GPS misalkan “106.739864’

Gambar 4.6 Tampilan LCD ketika memasukkan dan memanggil data EEPROM


42

Pengujian

juga

dilakukan

dengan

sebelumnya

memutus

suplay

mikrokontroler, untuk membuktikan data yang tersimpan terhapus atau tidak ketika suplay diputus. Pada pengujian ini didapatkan bahwa data yang tersimpan tidak terhapus ketika dilakukan pemutusan suplay sebelumnya. Dengan kata lain, penyimpanan data lokasi pada EEPROM dan pengambilan data dari EEPROM berhasil dilakukan. Kelemahan dari proses yang dibuat ini adalah tidak adanya fasilitas untuk menghapus karakter apabila terjadi kesalahan penulisan data melalui keypad. Ketika terjadi kesalahan dalam penulisan, hal yang dapat dilakukan adalah dengan me-reset mikrokontroler dan mengulang penulisan dari awal. Pada keypad yang digunakan tidak terdapat karakter untuk “.” sebagai tanda koma dan “-“ sebagai tanda minus. Sehingga dilakukan penggantian dari karakter “*” menjadi karakter “.” dan mengganti karakter “#” menjadi karakter “-”. Penggantian program pengidentifikasian string dari masing-masing karakter berhasil dilakukan.

4.3

PENGUJIAN RUMUS MENGHITUNG JARAK DAN SUDUT Pada pengujian ini dilakukan perbandingan hasil yang didapat dari

perhitungan dengan hasil pengambilan titik pada situs wikimapia. Data yang diambil dari wikimapia adalah lokasi sekitar rektorat. Dalam hal ini, diambil 4 lokasi pergerakan dan target pada gedung rektorat, sehingga terbentuk tiga sudut perpotongan antara arah pergerakan dan arah ke target yang digambarkan pada Gambar 4.7 .


43

" "

"

Gambar 4.7 Sudut yang dibentuk dari vektor pergerakan[9]

Dari gambar tersebut dilakukan penarikan garis berarah antara titik-titik yang diambil. Vektor pergerakan didapat dengan menghubungkan dengan titik-titik pergerakan yang saling berdekatan. Sehingga dari keempat titik dapat dibuat 3 vektor perpindahan dengan satu titik dianggap sebagai titik awal akan bergerak. Selain vektor pergerakan, pada pengujian ini juga didapatkan vektor titik pergerakan terhadap target (dalam hal ini rektorat). Dari kedua vektor yang didapat dapat dicari besar sudut dari kedua vektor tersebut, sudut ini merupakan sudut yang dicari sebagai sudut titik pergerakan terhadap target. Pengujian dilakukan dengan mengukur sudut-sudut yang terbentuk dengan menggunakan cara yang berbeda, yaitu dengan menggunakan busur dan dengan menggunakan perhitungan rumus. Dalam perhitungan didapatkan nilai yang hampir


44

sama dengan pengukuran menggunakan busur. Dengan kata lain analisa yang digunakan sesuai untuk digunakan dalam kasus ini. Rincian hasil perhitungannya, yaitu: Tabel 4.2 Perhitungan rumus sudut dan jarak dengan Excel Target

lokasi 1

y

-6,3669244

-6,3667378

-6,3669297

-6,3671438

-6,3675002

x

106,8285924

106,8263555

106,8264627

106,8266237

106,8268543

Selisih y thdp ttk sblm

-0,0001919

-0,0002141

-0,0003564

Selisih x thdp ttk sblm

0,0001072

0,000161

0,0002306

R thdp ttk sblm

lokasi 3

lokasi 4

24,399166

29,73470395

47,11911692

-60,811214

-53,05738115

-57,09609025

Selisih y thdp ttk target

5,3E-06

0,0002194

0,0005758

Selisih x thdp ttk target

0,0021297

0,0019687

0,0017381

236,397432

219,8785339

203,2402801

0,142586751

6,359037255

18,32906738

-60,95380075

-59,41641841

-75,42515763

Sudut

R thdp ttk target Sudut Selisih sudut

4.4

lokasi 2

PENGUJIAN SISTEM ALAT SECARA KESELURUHAN Setelah dilakukan pengujian pada bagian subsistem, maka perlu dilakukan

pengujian sistem secara keseluruhan. Instalasi pengujian sistem alat secara keseluruhan ditunjukkan pada Gambar 4.7. Sedangkan tampilan LCD untuk subprogram perhitungan jarak dan sudut diilustrasikan pada Gambar 4.9. Gambar 4.9 merupakan kelanjutan dari subprogram memasukkan dan memanggil data EEPROM yang diilustrasikan pada Gambar 4.6.


45

LCD SIM 508 (modul GPS)

Mikrokontroler ATmega32 Keypad

Aki

PS 5V

Gambar 4.8 Instalasi pengujian alat secara keseluruhan

Dari sub program memasukkan dan memanggil data di EEPROM

R= ?

R > 10m

R < 10m

Gambar 4.9 Tampilan LCD untuk sub program perhitungan arah dan jarak

Pengujian dilakukan langsung untuk pencarian lokasi suatu titik (tempat atau gedung) yang informasi koordinatnya (lintang dan bujur) diambil dari situs wikimapia dan disimpan kedalam mikrokontroler melalui keypad. Seseorang dibekali


46

sistem yang dibangun untuk mencari lokasi tersebut tanpa tahu sebelumnya dimana lokasi atau nama tempat titik tersebut. Kemungkinan yang mungkin terjadi adalah sampai atau tersesat. Pengujian ini telah berhasil dilakukan dengan menggunakan target rektorat dan penguji berhasil sampai dan menebak gedung yang dituju, yaitu rektorat. Kelemahan dari alat yang dibangun adalah akurasi yang kurang baik. Akurasi dari alat yang dibuat didasarkan dari tipe GPS yang digunakan dalam sistem ini, yaitu tipe navigasi sipil dimana ketelitian posisinya menurut datasheet yaitu 5-10 m, berbeda dengan tipe navigasi militer yang memiliki ketelitian posisi dalam rentang 35 m. Lain lagi dengan tipe navigasi pemetaan yang sampai 1 m dan tipe geodetik yang sampai orde mm. Ketelitian dari masing-masing alat berbanding lurus dengan harga dimana dengan harga yang minim akurasi yang didapat juga semakin kecil [1]. Menurut hemat penulis, orde yang paling baik digunakan untuk pencarian gedung yaitu orde 1-2 m. Walaupun, dengan tipe receiver yang ada sekarang tidak terlalu buruk, karena batasan pada sistem yang dibangun dibatasi untuk pencarian target berupa gedung atau suatu tempat, yang mana rata-rata luas bangunan diatas 10 x 10 m. Selain dari akurasi receiver GPS yang rendah, pembatasan alat yang dibangun untuk pencarian gedung juga dipertimbangkan dari skala maksimum yang dapat ditinjau dari situs wikimapia yaitu sekitar 1 : 20 m. Pada skala ini 1 cm pada peta yang terlihat di situs wikimapia akan berarti pada kondisi nyata adalah 20 m. Sehingga sangat sulit untuk mendapatkan nilai dala orde 1-2 m. Dari pembahasan


47

diatas disimpulkan bahwa sistem ini memungkinkan pencarian gedung dan tempat yang luas dengan luas diatas 10 m2. Dari alat yang dibangun juga dimungkinkan terjadinya cycle slips, karena alat yang dibangun ditempatkan pada kendaraan yang bergerak (sepeda motor) [1]. Hal ini disebabkan oleh ketidak-kontinyuan dalam jumlah penerimaan gelombang penuh dari suatu fase gelombang. Hal tersebut dapat mengganggu perhitungan yang telah dibuat pada mikrokontroler untuk menghitung jarak dan sudut yang dibentuk dari 2 titik, karena perhitungan dilakukan terhadap dua titik, yaitu suatu titik dengan titik sebelumnya. Pada pengujian sudut yang dibentuk ketika dalam perjalanan, data yang didapat cukup baik. Akan tetapi, teramati adanya kesalahan ketika sedang dalam kondisi berbelok. Data yang baik digunakan dalam sistem ini adalah ketika kendaraan dalam keadaan lurus (tidak berbelok), karena data yang dimunculkan merupakan data perhitungan suatu titik dengan titik sebelumnya. Dengan kata lain, dari ketika pengambilan data sampai dimunculkan pada LCD ada jeda waktu yang tidak dapat diabaikan. Hal tersebut dapat dikoreksi dari sisi si pengguna, dengan memberikan pengertian bahwa sudut atau jarak yang dibentuk pada saat tertentu merupakan hasil dari perhitungan data sebelumnya.


48

4.5

HASIL PEMBUATAN ALAT

Gambar 4.10 Sistem GPS yang digunakan pada saat pengujian

Gambar 4.11 Letak pemasangan LCD


BAB 5 PENUTUP

5.1

KESIMPULAN Dari hasil pengujian dikaitkan dengan permasalahan dan tujuan yang

dilakukan secara umum, maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut : Penentuan arah tanpa menggunakan kompas (hanya dengan GPS) berhasil dilakukan dengan menggunakan analisis vektor, hanya ketika bergerak. Sistem yang dibuat mampu menunjukkan posisi target berupa gedung. Ketelitian sistem yang dibuat sekitar 10-15 m.

5.2

SARAN Menggunakan modul GPS yang memiliki keakuratan yang lebih tinggi. Ditambahan Kompas Magnetik yang dapat memberikan informasi arah walaupun dalam keadaan diam. Ditambahkan GSM/GPRS sebagai komunikasi data yang dapat digunakan untuk keperluan pengiriman data lokasi dari dan ke server.

48


DAFTAR ACUAN

[1]. Abidin H.Z., 2007. Penentuan Posisi dengan GPS dan Aplikasinya. Cet. 3. Jakarta: Pradnya Paramita. [2]. Misra P. and Per Enge. Global positioning system: Signals, Measurements and Performance. ISBN:0-9709544-0-9. Massachussets: GangaJamnuna Press. [3]. Scott pace, et all. The Global Positioning System: Assessing National Policies. [4]. E. R. Huggins. 2000. Physics 2000. Etna : Moose Mountain Digital Press. [5]. Atmel. 2005. 8-Bit AVR Microcontroller ATmega32 Data Sheet. Atmel. [6]. http://en.wikipedia.org/wiki/Geographic_coordinate_system. 12-04-2008. [7]. SIMCOM. 2005. SIM508 Hardware Specification. Version: 1.01. SIMCOM. [8]. Klaus Betke. 2001. The NMEA 0183 Protocol. [9]. http://www.wikimapia.com. 15-04-2008



Komponen - Komponen Sistem

Antena GPS keypa d Rangkaian LM7805

LCD

ISP

SIM508

ATmega 32

Minsis

Antar muka SIM508 Ke 12 V AKI

Dibalik (tampak bawah) Battere back up

Ke ground

Kotak berisi AKI

Dari atas ke bawah - VCC - Ground - Tx GPS


Pemasangan pada Sepeda motor (cara I)


Pemasangan pada Sepeda motor (cara II)


RANCANG BANGUN SISTEM GPS PADA SEPEDA MOTOR VIA AVR ATMEGA32

Recommend Documents