JUDUL : PEMANFAATAN DIJITAL ALTIMETER SEBAGAI ALAT UKUR TINGGI BADAN MANUSIA BERBASIS ANDROID Aryo Nugroho
Abstrak Pesatnya perkembangan teknologi piranti bergerak juga diikuti oleh perkembangan perangkat lunak yang tertanam didalamnya agar makin mudah dan bermanfaat bagi pemakainya. Bukan hanya sekedar telepon ataupun mengirim pesan singkat. Penelitian ini dimaksudkan sebagai upaya mengembangkan aplikasi utilitas pada piranti Android. Piranti utilitas yang dimaksud adalah aplikasi altimeter. Sebagai piranti bantu dalam pemgukuran ketinggian suatu titik dari permukaan laut, alat ini secara umum digunakan untuk keperluan navigasi dan kegiatan yang berhubungan dengan ketinggian. Prinsip penghitungan skala altimeter dapat menggunakan perbandingan antara jarak dan sudut. Dengan memanfaatkan piranti GPS yang sudah built-in dalam piranti Android maka aplikasi altimeter ini dikombinasikan agar dapat digunakan untuk kegiatan pengukuran tinggi badan manusia. Hasil dari penelitian ini diperoleh dengan mengkombinasi metode pengukuran berbasis LBS (location based services) dan nilai altitude yang diperoleh dari kalibrasi GPS yang telah dilakukan dan direkam secara simultan pada piranti Android. Tingkat akurasi yang diperoleh dengan ketepatan sebesar 89% dari ukuran tinggi sebenarnya Kata kunci : Digital Altimeter, Metode LBS, Kalibrasi Altitude, Android B. Abstrak Bahasa Inggris DIGITAL ALTIMETER AS A TOOL TO MEASURE THE HUMAN BODY HEIGHT BASED ON ANDROID The rapid development of mobile device technology is also followed by the development of embedded software in order to provide more convenient and beneficial for the user. Not just a phone call or send a short message . This study is intended as an attempt to develop a utility application on Android devices. This utility tool is the altimeter applications. As an auxiliary tool in the measurement of the height of a point above sea level, this tool is generally used for navigational purposes and activities related to altitude. The principle of the calculation can use the altimeter scale comparison between distance and angle. By utilizing GPS devices that have a built - in Android devices in the application of this combined altimeter to be used for the measurement of human height. The results of this study were obtained by combining the methods of measurement based LBS (location based services) and altitude values obtained from the GPS calibration has been performed and recorded simultaneously on Android devices. The level of accuracy obtained with a precision of 89 % of the size of the actual height
Kata kunci : Digital Altimeter, LBS Method, Calibration Altitude, Android.
Pendahuluan Saat ini banyak aplikasi yang dikembangkan pada piranti bergerak untuk sistem operasi Android, mulai dari aplikasi permainan, utilitas, pengolah dokumen dan sebaganya. Salah satu aplikasi utilitas di Android yang menarik untuk dikembangkan adalah aplikasi utilitas untuk pengukuran. Standar pengukuran yang dimaksud adalah untuk mengukur ketinggian suatu obyek dari ketinggian diatas permukaan laut. Altimeter sendiri merupakan alat untuk mengukur ketinggian suatu titik dari permukaan laut. Didasarkan dari alititude yang berarti ketinggian, biasanya alat ini digunakan untuk keperluan navigasi dalam penerbangan, pendakian, dan kegiatan yang berhubungan dengan ketinggian. Prinsip penghitungan skala altimeter dapat menggunakan perbandingan antara jarak dan sudut. Dengan memanfaatkan kecanggihan teknologi sekarang dapat dikembangkan prinsip cara kerja skala altimeter dan mengimplementasikan ke dalam teknologi piranti bergerak terutama yang berbasis system operasi Android untuk melakukan kegiatan pengukuran sederhana seperti mengukur tinggi badan seseorang. Google Play merupakan salah satu penyedia layanan untuk memperoleh aplikasi yang siap di unduh baik secara gratis ataupun berbayar, salah satu contoh adalah aplikasi Smart Distance yang merupakan suatu aplikasi pengukur tinggi berbasis android yang menggunakan skala altimeter. Dalam hal ini aplikasi Smart Distance merupakan aplikasi berbayar, juga dalam menentukan jarak antara alat dan obyek dilakukan secara manual. Pengambilan lokasi harus berkali-kali untuk dapat diperoleh rata-rata hasil pengukuran. Didasari hal tersebut, penulis mencoba mengembangkan suatu aplikasi untuk menghitung ketinggian suatu obyek menggunakan piranti bergerak Android yang mampu digunakan pada daerah yang relatif datar, jarak datar dihitung berdasarkan tinggi alat dan kemiringan alat, penghitungan jarak antara alat dan objek secara otomatis dan penentuan hasil yang perlu dilakukan sekali serta program penghitungan menggunakan skala altimeter yang bertujuan untuk mengukur tinggi badan suatu obyek berbasis android. Dalam proses pengembangan teknologi perangkat lunak ini, proses kalibrasi merupakan fase yang paling penting. Kalibrasi yang dimaksud untuk mendapatkan nilai awal sebagai starting point dalam mengkalkulasi tinggi badan manusia. Nilai tersebut akan diolah dengan menghitung suatu skala ketinggian yang dirumuskan menggunakan jarak terdekat pengguna dengan jarak BTS pada jaringan seluler yang sedang aktif digunakan dan menggunakan piranti GPS yang sudah tertanam didalam piranti Android. yang bertujuan untuk mengukur tinggi badan suatu obyek berbasis android.
B. Rumusan Masalah Dalam proses pengembangan teknologi perangkat lunak ini, proses kalibrasi merupakan fase yang paling penting. Kalibrasi yang dimaksud untuk mendapatkan nilai awal sebagai starting point dalam mengkalkulasi tinggi badan manusia. Nilai tersebut akan diolah dengan menghitung suatu skala ketinggian yang dirumuskan menggunakan jarak terdekat pengguna
dengan jarak BTS pada jaringan seluler yang sedang aktif digunakan dan menggunakan piranti GPS yang sudah tertanam didalam piranti Android.
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA
Pada bab dua merupakan sekumpulan pustaka yang mendukung dalam rangkaian penelitian yang dilakukan.
2.1. Sistem Operasi Android Android adalah sistem operasi berbasis Linux yang dirancang untuk perangkat seluler layar sentuh seperti telepon pintar dan komputer tablet.[11] Android awalnya dikembangkan oleh Android, Inc., dengan dukungan finansial dari Google, yang kemudian membelinya pada tahun 2005.[12] Sistem operasi ini dirilis secara resmi pada tahun 2007, bersamaan dengan didirikannya Open Handset Alliance, konsorsium dari perusahaan-perusahaan perangkat keras, perangkat lunak, dan telekomunikasi yang bertujuan untuk memajukan standar terbuka perangkat seluler.[13] Ponsel Android pertama mulai dijual pada bulan Oktober 2008.[14]. Android adalah sistem operasi dengan sumber terbuka, dan Google merilis kodenya di bawah Lisensi Apache.[11] Kode dengan sumber terbuka dan lisensi perizinan pada Android memungkinkan perangkat lunak untuk dimodifikasi secara bebas dan didistribusikan oleh para pembuat perangkat, operator nirkabel, dan pengembang aplikasi. Selain itu, Android memiliki sejumlah besar komunitas pengembang aplikasi (apps) yang memperluas fungsionalitas perangkat, umumnya ditulis dalam versi kustomisasi bahasa pemrograman Java.[15] Pada bulan Oktober 2012, ada sekitar 700.000 aplikasi yang tersedia untuk Android, dan sekitar 25 juta aplikasi telah diunduh dari Google Play, toko aplikasi utama Android.[16][17] Sebuah survey pada bulan April-Mei 2013 menemukan bahwa Android adalah platform paling populer bagi para pengembang, digunakan oleh 71% pengembang aplikasi seluler.[18] Faktor-faktor di atas telah memberikan kontribusi terhadap perkembangan Android, menjadikannya sebagai sistem operasi telepon pintar yang paling banyak digunakan di dunia,[19] mengalahkan Symbian pada tahun 2010.[20] Android juga menjadi pilihan bagi perusahaan
teknologi yang menginginkan sistem operasi berbiaya rendah, bisa dikustomisasi, dan ringan untuk perangkat berteknologi tinggi tanpa harus mengembangkannya dari awal.[21] Akibatnya, meskipun pada awalnya sistem operasi ini dirancang khusus untuk telepon pintar dan tablet, Android juga dikembangkan menjadi aplikasi tambahan di televisi, konsol permainan, kamera digital, dan perangkat elektronik lainnya. Sifat Android yang terbuka telah mendorong munculnya sejumlah besar komunitas pengembang aplikasi untuk menggunakan kode sumber terbuka sebagai dasar proyek pembuatan aplikasi, dengan menambahkan fitur-fitur baru bagi pengguna tingkat lanjut atau mengoperasikan Android pada perangkat yang secara resmi dirilis dengan menggunakan sistem operasi lain.[22] Android menguasai pangsa pasar telepon pintar global, yang dipimpin oleh produkproduk Samsung, dengan persentase 64% pada bulan Maret 2013.[23] Pada Juli 2013, terdapat 11.868 perangkat Android berbeda dengan beragam versi.[24]Keberhasilan sistem operasi ini juga menjadikannya sebagai target ligitasi paten "perang telepon pintar" antar perusahaanperusahaan teknologi.[25][26] Hingga bulan Mei 2013, total 900 juta perangkat Android telah diaktifkan di seluruh dunia, dan 48 miliar aplikasi telah dipasang dari Google Play.[27][28]. 2.2. Pemrograman Android Android dibangun di atas kernel Linux dan bahasa mesin. Aplikasi Android dikembangkan dalam bahasa pemrograman Java dengan menggunakan kit pengembangan perangkat lunak Android (SDK). SDK ini terdiri dari seperangkat perkakas pengembangan,[58] termasuk debugger, perpustakaan perangkat lunak, emulator handset yang berbasis QEMU, dokumentasi, kode sampel, dan tutorial. Didukung secara resmi oleh lingkungan pengembangan terpadu (IDE) Eclipse, yang menggunakan plugin Android Development Tools (ADT). Perkakas pengembangan lain yang tersedia di antaranya adalah Native Development Kit untuk aplikasi atau ekstensi dalam C atau C++, Google App Inventor, lingkungan visual untuk pemrogram pemula, dan berbagai kerangka kerja aplikasi web seluler lintas platform. Android dikembangkan secara pribadi oleh Google sampai perubahan terbaru dan pembaruan siap untuk
dirilis, dan informasi mengenai kode sumber juga mulai diungkapkan kepada publik.[60] Kode sumber ini hanya akan berjalan tanpa modifikasi pada perangkat tertentu, biasanya pada seri Nexus.[61] Ada binari tersendiri yang disediakan oleh produsen agar Android bisa beroperasi.[62] Logo Android yang berwarna hijau dirancang oleh desainer grafis Irina Blok.[63][64][65]. Android terdiri dari kernel yang berbasis kernel Linux versi 3.x (versi 2.6 pada Android 4.0 Ice Cream Sandwich dan pendahulunya). Peranti tengah, perpustakaan perangkat lunak, dan API ditulis dalam C, dan perangkat lunak aplikasi berjalan padakerangka kerja aplikasi, termasuk perpustakan kompatibel-Java yang berbasis Apache Harmony. Android menggunakan mesin virtual Dalvik dengan kompilasi tepat waktu untuk menjalankan 'dex-code' Dalvik (Dalvik Executable), biasanya diterjemahkan dari kodebit Java.[66] Platform perangkat keras utama pada Android adalah arsitektur ARM. Ada juga dukungan untuk x86 dari proyek Android-x86,[6] dan Google TV menggunakan versi x86 khusus Android. Pada tahun 2013,Freescale mengumumkan melibatkan Android dalam prosesor i.MX buatannya, yakni seri i.MX5X dan i.MX6X.[67] Pada 2012, prosesor Intel juga mulai muncul pada platform utama Android, misalnya pada telepon seluler.[68] Arsitektur kernel Linux pada Android telah diubah oleh Google, berbeda dengan siklus pengembangan kernel Linux biasa.[69] Secara standar, Android tidak memiliki X Window System asli ataupun dukungan set lengkap dari perpustakaan GNUstandar. Oleh sebab itu, sulit untuk memporting perpustakaan atau aplikasi Linux pada Android.[70] Dukungan untuk aplikasi simpel C dan SDL bisa dilakukan dengan cara menginjeksi shim Java dan menggunakan JNI,[71] misalnya pada portJagged Alliance 2 untuk Android.[72].
2.3. Altimeter
Altimeter merupakan alat pengukur ketinggian yang digunakan oleh pendaki gunung, skydivers, pilot, satelit, dan banyak lainnya. Tujuan umum perangkat adalah untuk memberitahu manusia atau pengguna mesin bagaimana ditinggikan dari permukaan laut itu. Ia melakukan fungsi ini melalui salah satu dari dua cara: baik dengan mengukur tekanan udara lokal dengan menggunakan barometer, atau dengan memantulkan radar dari target.
Orang-orang
telah
dikenal selama beberapa abad bahwa kolom tipis merkuri melekat pada reservoir terbuka dapat digunakan untuk mengukur tekanan atmosfer. Perubahan kecil pada tekanan atmosfer ditunjukkan oleh tingkat kolom merkuri. Instrumen umum disebut barometer. Pada ketinggian relatif dekat dengan permukaan laut, tekanan udara bervariasi seragam dengan ketinggian. Setiap 27 kaki (8,23 m) bahwa seseorang naik di atas permukaan laut, tekanan udara meningkat sekitar satu milibar, sebuah unit dari tekanan yang dapat diukur dalam inci air raksa. Dengan cara ini, barometer dapat digunakan sebagai altimeter. Karena tergantung pada tekanan udara bervariasi jumlah seragam dengan meningkatnya elevasi, sebuah perangkat yang menggunakan merkuri atau bahkan barometer aneroid lebih maju tidak sempurna akurat, terutama pada ketinggian yang lebih tinggi. Untuk aplikasi ruang angkasa ketinggian tinggi, dan dalam setiap domain di mana akurasi tinggi yang diinginkan, radar altimeter digunakan. Sebuah radar altimeter presisi tinggi bekerja dengan mengukur waktu transit dari gelombang radio antara target dan pesawat atau satelit. Hal ini memungkinkan untuk pengukuran ketinggian tinggi dan tingkat akurasi mungkin dengan perangkat berbasis barometer. Mereka yang tergantung pada radar juga dapat mengukur ketinggian yang tepat dari benda-benda alam, seperti pegunungan atau gelombang laut.
BAB III. TUJUAN DAN MANFAAT PENELITIAN
A. Tujuan Penelitian Tujuan dari penelitian ini dimaksudkan sebagai pengembangan aplikasi utilitas pada piranti Android. Piranti utilitas yang dimaksud adalah aplikasi altimeter. Aplikasi altimeter digunakan untuk mengukur ketinggian suatu titik dari permukaan laut, dengan menggunakan perbandingan antara jarak dan sudut maka akan menghasilkan suatu nilai ukuran untuk tinggi badan manusia.
B. Manfaat Penelitian Adapun manfaat pada penelitian ini menghasilkan suatu aplikasi yang dapat digunakan sebagai alternatif alat bantu dalam proses pengukuran suatu ketinggian, khususnya untuk tinggi badan, meski dapat dipergunakan untuk mengukur ketinggian untuk bidang lain, seperti ketinggian bahan atau material tertentu.
BAB IV. METODE PENELITIAN
Pada bab empat berikut akan diuraikan secara rinci metode yang akan digunakan dengan tahapan-tahapan penelitian, lokasi penelitian, model yang digunakan, rancangan penelitian.
4.1. Tahap Pelaksanaan Penelitian Tahap pertama yang dilakukan dalam proses penelitian ini adalah men-setup perangkat yang akan digunakan dalam implementasi perangkat lunak. Setelah setup perangkat selesai dilakukan maka melakukan proses kalibrasi dan proses akuisisi data. Proses akuisisi data dilakukan dengan menggunakan piranti GPS (Global Positioning System) yang telah build in dalam perangkat bergerak Android, dalam hal ini pemilihan perangkat juga didasarkan dengan adanya piranti GPS didalam perangkat Android yang akan digunakan dalam implementasi. Setelah akuisisi data selesai, maka nilai tersebut akan digunakan sebagai data awal dalam proses selanjutnya yaitu proses kalibrasi. Tahap kedua yang dimaksudkan adalah proses kalibrasi, sebagaimana lanjutan dari proses akuisisi. Proses kalibrasi adalah untuk mendapatkan nilai yang lebih presisi dengan metode LBS (Location Based Services). Metode LBS ini didapat dari lokasi transmisi seluler yang juga digunakan dalam piranti bergerak Android.
Kemudian untuk membangun aplikasinya menggunakan tools application Eclipse dan untuk implementasinya digunakan perangkat komputer tablet.
4.2. Lokasi Penelitian Penelitian ini dilakukan dalam lingkungan kampus, dengan aktifitas ujicoba dilakukan secara outdoor dan indoor. Ujicoba outdoor dilakukan pada saat proses kalibrasi GPS untuk mendapatkan nilai observasi ketinggian atau altitude antara perangkat dan ketinggian badan obyek yang diteliti. Sedang untuk membangun perangkat lunak juga dilakukan dilingkungan kampus Universitas Narotama didalam laboratorium Sistem Informasi.
4.3. Kerangka Penelitian START
Masukan data pengguna dan masukan data tinggi awal
Aktifasi GPS dan akuisisi nilai latitude serta longitude
Kalibrasi dengan hasil akuisisi data GPS
Kalkulasi nilai kalibrasi untuk hasil ukuran tinggi badan obyek
Menampilkan hasil ukuran tinggi
Gambar 4.1. Diagram Alir Sistem Altimeter Pada Piranti Android
4. 4. Algoritma Untuk Memperoleh Nilai Altitude 1. Deklarasikan variabel tinggi 2. Aktifkan GPS dan fitur altitude pada perangkat, dengan cara mendapatkan nilai elevasi menggunakan web service dan menentukan satuan meter. 3. Dapatkan nilai longitude dan latitude dari GPS, konversikan dan simpan ke variabel tinggi
4. 5. Algoritma Menghitung Tinggi Badan 1. Deklarasikan variabel hasil_akhir 2. Konversikan nilai string tinggi awal ke nilai matematis 3. Kurangkan nilai tinggi dari GPS dan kurangkan dengan tinggi awal, kemudian simpan hasilnya dalam variabel hasil_akhir
Untuk menghitung ketinggian suatu tempat dengan cara : 1. Cari 2 titik berdekatan yang harganya tercantum 2. Hitung selisih ketinggian antara kedua titik tersebut. Hitung berapa kontur yang terdapat antara keduanya (jangan menghitung kontur yang sama harganya bila kedua titik terpisah oleh lembah).
3. Dengan mengetahui selisih ketinggian kedua titik tersebut dan mengetahui juga jumlah kontur yang didapat, dapat dihitung berapa interval konturnya (harus merupakan bilangan bulat). 4. Lihat kontur terdekat dengan salah satu titik ketinggian (bila kontur terdekat itu berada diatas titik, maka harga kontur itu lebih besar dari titik ketinggian. bila kontur terletak dibagian bawah, harganya lebih kecil). Hitung harga kontuir terdekat itu yang harus merupakan kelipatan dari harga interval kontur yang telah diketahui dari no 3. lakukan perhitungan diatas beberapa kali sampai yakin harga yang didapat untuk setiap kontur benar. Cantumkan harga beberapa kontur pada peta anda agar mudah mengingatnya. Titik Triangulasi Selain dari garis kontur, Kita dapat dapat mengetahui tinggi suatu tempat dengan bantuan titk ketinggian. Titik ketinggian ini biasanya titik Triangulasi, yaitu suatu titikatau benda berupa pilar/tonggak yang menyatakan tinggi mutlak suatu tempat dari permukaan laut. Macam titik triangulasi : 1. Primer : P.14/3120 2. Sekunder : S.75/1750 3. Tersier : T.16/975 4. Kuarter : Q.20/1350
4.6. Perancangan Antar Muka Perancangan antar muka merupakan tindak lanjut dari tahap analisis. Perancangan antar muka bertujuan untuk memberikan gambaran aplikasi yang akan dibuat. Dengan kata lain perancangan antar muka didefinisikan sebagai penggambaran atau pembuatan sketsa dari beberapa elemen yang akan digunakan kedalam satu kesatuan yang utuh dan dapat berfungsi dengan baik. Oleh karena itu, perancangan antarmuka dibutuhkan untuk mewakili keadaan sebenarnya dari aplikasi yang akan dibangun. Dan seperti developer java lainnya, Eclipse IDE sudah menyediakan tools untuk menyatukan ADT (Android Developer Tool) ke dalam
lingkungan pengembangannya. Berikut akan disajikan perancangan antarmuka dari aplikasi yang akan dibangun :
BAB V. HASIL YANG DICAPAI
5.1. Faktor Tinggi Badan Manusia Tinggi badan manusia bergantung pada faktor lingkungan dan genetik. Tinggi badan manusia beragam menurut pengukuran antropometri. Kelainan variasi tinggi badan (sekitar 20% penyimpangan dari rata-rata), bila tak lebih dari variasi tersebut masih bisa dikatakan normal. Pertumbuhan rata-rata untuk setiap jenis kelamin dalam populasi berbeda secara bermakna, di mana pria dewasa rata-rata lebih tinggi daripada wanita dewasa. Selain itu, tinggi badan manusia juga berbeda menurut kelompok etnis.
5.2. Sistem Altimetri Satelit Altimetri juga dapat melakukan pengukuran ketinggian permukaan laut relatif terhadap suatu referensi tinggi, dalam hal ini, geoid. Geoid merupakan bentuk permukaan bumi yang tertutup dengan air (laut) pada permukaan relatif bumi yang berotasi. Geoid memiliki gaya tarik menarik pada pusat bumi dikarenakan konsentrasi massa. Tingkat rotasi bumi berpengaruh pada geoid. Geoid dapat dikatakan jumlah efek gravitasi dan efek rotasi.Tinggi relatif geoid berada pada ellipsoid referensi. Ellipsoid referensi pada dasarnya merupakan model matematis geoid yang memberi kemudahan sehingga tidak perlu bekerja dengan angka-angka
yang
lebih
besar,
dan
mendapatkan
presisi
lebih
dalam perhitungan.
Pengukuran ketinggian permukaan laut dari pusat bumi sekitar 6.000 km. Dengan mengabaikan referensi permukaan, tinggi badan relatif terhadap ellipsoid adalah ~100 m. Dengan demikian, dapat diperoleh beberapa digit akurasi dalam perhitungan numerik. Karena geoid tidak dapat didefinisikan secara lokal, dengan mengurangi ketinggian permukaan laut dari satu melintasi dari tanah trek dari ketinggian diukur kemudian traverse, perubahan topografi dapat diamati tanpa mengetahui geoid.Geoid waktu,
dan
menghilangkan
pengurangan
adalah
geoid, memperlihatkan
konstan
perubahan
dalam karena
perubahan arus, seperti variabilitas mesoscale, dengan asumsi pasang surut telah dihapus dari
data. Besar akurasi dan ketepatan sistem altimetric memungkinkan pengukuran topografi di atas laut dengan akurasi ± 5 cm.
5.3. Kesalahan yang dapat terjadi Pengamatan yang paling akurat dapat terjadi kesalahan untuk sistem altimeter satelit ini juga dikarenakan : 1. Instrument kebisingan, gelombang laut, uap air, elektron bebas di ionosfer, dan massa atmosfer dengan ketepatan ± 2 cm dan akurasi ± 3,2 cm. Sistem ini terdiri dari dua-frekuensi radar altimeter untuk mengukur tinggi. 2. Kesalahan Tracking. Satelit menggunakan tiga sistem pelacakan yang menentukan posisi satelit di ruang angkasa dan ephemeris dengan akurasi ± 3,5 cm (Tapley et al. 1994a). 3. Kesalahan Sampling. Satelit mengukur ketinggian tanah dalam waktu ± 1 km setiap 9,9156 hari. Hal ini dapat dikatakan seperti siklus. dikarenakan hanya diukur arus sepanjang sub-satelit, maka terjadi sampling error. Satelit tidak dapat memetakan topografi antara trek tanah, juga tidak dapat mengamati perubahan dengan periode kurang dari 2 x 9,9156 hari. 4. Kesalahan Geoid. Topografi permanen diketahui dari jarak yang lebih pendek dari 1.600
km karena kesalahan geoid mendominasi untuk jarak pendek. Pengukuran ketinggian di atas permukaan laut dan posisi satelit memberikan ketinggian permukaan laut di koordinat geosentris dengan akurasi ± 4,7 cm. Kesalahan pada geoid bergantung pada ukuran area yang sedang diukur.
