DESAIN PERALATAN AKUISISI DATA GPS BERBASIS … · dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang...

112
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

Transcript of DESAIN PERALATAN AKUISISI DATA GPS BERBASIS … · dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang...

Page 1: DESAIN PERALATAN AKUISISI DATA GPS BERBASIS … · dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. ... Nekaters

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

Page 2: DESAIN PERALATAN AKUISISI DATA GPS BERBASIS … · dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. ... Nekaters

HALAMAN PENGESAHAN

Skripsi ini dibimbing oleh :

Pembimbing I Pembimbing II

Drs. Syamsurizal

NIP. 19561212 198803 1 001

Artono Dwijo Sutomo, S.Si.,M.Si.

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

Prof. Drs. Sutarno, M.Sc., Ph.D.

NIP. 19600809 198612 1 001

Ketua Jurusan Fisika

Drs. Harjana, M.Si., Ph.D. NIP. 19590725 198601 1 001

ii

Page 3: DESAIN PERALATAN AKUISISI DATA GPS BERBASIS … · dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. ... Nekaters

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

Page 4: DESAIN PERALATAN AKUISISI DATA GPS BERBASIS … · dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. ... Nekaters

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

Page 5: DESAIN PERALATAN AKUISISI DATA GPS BERBASIS … · dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. ... Nekaters

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 EG-T10 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

Page 6: DESAIN PERALATAN AKUISISI DATA GPS BERBASIS … · dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. ... Nekaters

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

Page 7: DESAIN PERALATAN AKUISISI DATA GPS BERBASIS … · dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. ... Nekaters

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

Page 8: DESAIN PERALATAN AKUISISI DATA GPS BERBASIS … · dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. ... Nekaters

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

Page 9: DESAIN PERALATAN AKUISISI DATA GPS BERBASIS … · dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. ... Nekaters

Surakarta, 29 Mei 2009

Penulis

DANANG DWI KRISTIYANTO

ix

Page 10: DESAIN PERALATAN AKUISISI DATA GPS BERBASIS … · dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. ... Nekaters

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL.................................................................................. i HALAMAN PENGESAHAN ................................................................... ii HALAMAN PERNYATAAN.. ................................................................. iii HALAMAN ABSTRAK............................................................................ iv HALAMAN ABSTRACT ......................................................................... v HALAMAN MOTTO................................................................................. vi KATA PENGANTAR ............................................................................... vii DARTAR ISI ............................................................................................ x DAFTAR TABEL...................................................................................... xii DAFTAR GAMBAR ................................................................................. xiv DAFTAR LAMPIRAN.............................................................................. xvii BAB I PENDAHULUAN....................................................................... 1

A. LATAR BELAKANG MASALAH....................................... 1 B. PERUMUSAN MASALAH ................................................ 3 C. TUJUAN PENELITIAN ....................................................... 3 D. MANFAAT PENELITIAN.................................................... 3

BAB II KAJIAN PUSTAKA................................................................... 4 A. GPS ........................................................................................ 4 B. TRILATERATION ................................................................ 5 C. PEMBAGIAN SISTEM GPS................................................. 9 C.1. SISTEM ANGKASA ..................................................... 10 C.2. SISTEM KENDALI ....................................................... 15 C.3. PEMAKAI...................................................................... 17 D. PROTOKOL GPS ................................................................. 17

E. SINYAL DAN FREKUENSI GPS......................................... 32 E.1. SINYAL JARAK............................................................ 33 E.2. SINYAL NAVIGASI ..................................................... 34 E.3. GELOMBANG PEMBAWA ......................................... 37 E.4. PENSINYALAN TAMBAHAN .................................... 40 E.4.1. SINYAL L2C......................................................... 40 E.4.2. PESAN NAVIGASI CNAV.................................. 41

x

Page 11: DESAIN PERALATAN AKUISISI DATA GPS BERBASIS … · dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. ... Nekaters

F. SENSOR GPS......................................................................... 41 G. MIKROKONTROLER MCS-51 ........................................... 42 H. DT-51™ MINIMUM SYSTEM (MINSYS).......................... 44 I. KOMUNIKASI SERIAL......................................................... 46 J. PENGUBAH LOGIKA TTL-RS232 ...................................... 49 K. LIQUID CRYSTAL DISPLAY (LCD). ................................ 51 L. PEMROGRAMAN................................................................. 52 L.1. PROGRAM EDITOR M-IDE STUDIO FOR MCS-51 53 L.2. PROGRAM SIMULASI AVSIM51.............................. 53 L.3. PROGRAM DOWNLOADER DT-51 WINDOWS DOWNLOADER ......................................................... 54

BAB III. METODOLOGI PENELITIAN.................................................. 56 A. TEMPAT DAN WAKTU PENELITIAN.............................. 56 A.1. TEMPAT PENELITIAN ............................................... 56

A.2. WAKTU PENELITIAN................................................. 56 B. ALAT DAN BAHAN PENELITIAN ................................... 56 C. RANCANGAN ALAT.......................................................... 56 D. TAHAPAN PENELITIAN ................................................... 58 D.1. PENGUJIAN KINERJA PENGUBAH TTL-RS232.... 59

D.2. PENGUJIAN AKUISISI DATA SENSOR GPS EG-T10 60 BAB IV. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN.......................... 66

A. PENGUJIAN KINERJA PENGUBAH TTL-RS232............. 66 B. PENGUJIAN AKUISISI DATA SENSOR GPS EG-10......... 67

BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN..................................................... 73

DAFTAR PUSTAKA.................................................................................. 74

LAMPIRAN................................................................................................ 77

xi

Page 12: DESAIN PERALATAN AKUISISI DATA GPS BERBASIS … · dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. ... Nekaters

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.................................................................................... 68

Tabel 10. Hasil Akuisisi Data GPS di Area Boulevard Kampus UNS 68

Tabel 11. Hasil Akuisisi Data GPS di Area Gerbang Belakang Kam-

pus UNS................................................................................ 69

Tabel 12. Hasil Akuisisi Data GPS di Desa Temon, Karanganyar...... 69

xii

Page 13: DESAIN PERALATAN AKUISISI DATA GPS BERBASIS … · dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. ... Nekaters

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

Page 14: DESAIN PERALATAN AKUISISI DATA GPS BERBASIS … · dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. ... Nekaters

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 diperli-

hatkan oleh layar Osiloskop........................................... 67

xiv

Page 15: DESAIN PERALATAN AKUISISI DATA GPS BERBASIS … · dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. ... Nekaters

Gambar 42. Pengujian berfungsinya sensor GPS EG-T10 yang diper-

lihatkan oleh program Hyperterminal bawaan Windows

XPTM ........................................................................ 68

Gambar 43. Perbandingan Data Lintang Area Parkir……................ 69

Gambar 44. Perbandingan Data Bujur Desa Temon.......................... 73

xv

Page 16: DESAIN PERALATAN AKUISISI DATA GPS BERBASIS … · dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. ... Nekaters

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 Kam-

pus UNS.............................................................................. 81

Lampiran 4. Hasil Akuisisi Data GPS di Area Desa Temon, Karanganyar 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.................................................................... 86

xvi

Page 17: DESAIN PERALATAN AKUISISI DATA GPS BERBASIS … · dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. ... Nekaters

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, batu-

batuan, 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 dewa-

dewa 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

Page 18: DESAIN PERALATAN AKUISISI DATA GPS BERBASIS … · dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. ... Nekaters

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

Page 19: DESAIN PERALATAN AKUISISI DATA GPS BERBASIS … · dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. ... Nekaters

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.

Page 20: DESAIN PERALATAN AKUISISI DATA GPS BERBASIS … · dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. ... Nekaters

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

Page 21: DESAIN PERALATAN AKUISISI DATA GPS BERBASIS … · dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. ... Nekaters

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

Page 22: DESAIN PERALATAN AKUISISI DATA GPS BERBASIS … · dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. ... Nekaters

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 2222

1 zyxr ++= …...............................…………(1)

( ) 22222 zydxr ++−= …...................................…..(2)

( ) ( ) 22223 zjyixr +−+−= ….......................................(3)

Dengan mengurangkan persamaan 1 dengan persamaan 2 :

ddrrx

2

222

21 +−

= ..................................................(4)

Kemudian nilai x disubtitusikan ke persamaan bola yang pertama dan diperoleh

persamaan lingkaran yang pertama

( )2

2222

212

122

222

212

122

2222

22

121

22221

4

2

2

ddrrrzy

ddrrrzy

zyd

drrr

zyxr

+−−=+

+−−=+

+++−

=

++=

………………………….(5)

Page 23: DESAIN PERALATAN AKUISISI DATA GPS BERBASIS … · dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. ... Nekaters

7

Dari persamaan 1 dan persamaan 3 dicari nilai y (persamaan 1 dikurangi

persamaan 3)

( ) ( )( )

( )( )

( )

xji

jjirry

jxijirry

jjixixxrry

jjixxrry

yjjixxrr

yjjixxrr

jyjyixyxrr

zjyixzyxrr

−++−

=

−++−=

++−+−−=

+−+−−=

=+−+−−

+−−−=−

−+−−−+=−

−−−−−++=−

2

22

22

2

2

2

2

2223

21

2223

21

222223

21

22223

21

22223

21

22223

21

2222223

21

22222223

21

……………(6)

Nilai z bisa diperoleh dengan menyusun persamaan 1 sehingga

2221 yxrz −−= ………………………………..…(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

Page 24: DESAIN PERALATAN AKUISISI DATA GPS BERBASIS … · dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. ... Nekaters

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.

Page 25: DESAIN PERALATAN AKUISISI DATA GPS BERBASIS … · dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. ... Nekaters

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 sama-

sama berpusat pada pusat bola bumi bukan pada posisi bintang atau galaksi dan

Page 26: DESAIN PERALATAN AKUISISI DATA GPS BERBASIS … · dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. ... Nekaters

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

Page 27: DESAIN PERALATAN AKUISISI DATA GPS BERBASIS … · dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. ... Nekaters

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

Page 28: DESAIN PERALATAN AKUISISI DATA GPS BERBASIS … · dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. ... Nekaters

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

Page 29: DESAIN PERALATAN AKUISISI DATA GPS BERBASIS … · dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. ... Nekaters

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.)

SVN (nomor satelit)

PRN Tanggal peluncuran

Posisi orbit Digunakan mulai pada

Blok I 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

4 7 6 8 5 9 11 13 12 3

22-02-78 13-05-78 06-10-78 10-12-78 09-02-80 26-04-80 peluncuran gagal14-07-83 13-06-84 08-09-84 09-10-85

Tidak berfungsi Tidak berfungsi Tidak berfungsi Tidak berfungsi Tidak berfungsi Tidak berfungsi Tidak berfungsi Tidak berfungsi Tidak berfungsi Tidak berfungsi Tidak berfungsi

Page 30: DESAIN PERALATAN AKUISISI DATA GPS BERBASIS … · dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. ... Nekaters

14

Blok II 14 13 16 19 17 18 20 21 15

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 E2 D2

15-04-89 10-08-89 14-10-89 23-11-89 06-01-90 14-02-90 tidak berfungsi22-08-90 15-10-90

Blok IIA 23 24 25 28 26 27 32 29 22 31 37 39 35 34 36 33 40 30 38

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 F2 A3 F1 F4 B1 C3 C4 A1 B4 D4 C1 C2 E3 B2 A5

10-12-90 30-08-91 24-03-92 tidak berfungsi23-07-92 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

Blok IIR 42 43

13

peluncuran gagal23-07-97

F5

31-01-98

Blok IIR-M 52 55 58

31 15 12

25-9-06 14-11-06 17-11-06

- - B4 (menggantikan satelit SVN35 yang dipindah ke B5 untuk keperluan militer)

- 12 oktober 2006-

Blok IIF Dijadwalkan awal 2009

Page 31: DESAIN PERALATAN AKUISISI DATA GPS BERBASIS … · dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. ... Nekaters

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 masing-

masing 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).

Page 32: DESAIN PERALATAN AKUISISI DATA GPS BERBASIS … · dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. ... Nekaters

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

Page 33: DESAIN PERALATAN AKUISISI DATA GPS BERBASIS … · dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. ... Nekaters

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

Page 34: DESAIN PERALATAN AKUISISI DATA GPS BERBASIS … · dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. ... Nekaters

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 <CR><LF>.

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

Page 35: DESAIN PERALATAN AKUISISI DATA GPS BERBASIS … · dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. ... Nekaters

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 origin waypoint ID

2. $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

Page 36: DESAIN PERALATAN AKUISISI DATA GPS BERBASIS … · dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. ... Nekaters

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 11 12 13

1 220516 keterangan waktu

2 5130.02 garis lintang dari titik acuan selanjutnya

3 N North/South (Utara/Selatan)

4 00046.34 garis bujur dari titik acuan selanjutnya

5 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

3. $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)

,llll.ll, a=N atau S

4124.8963, N 41d 24.8963' LU or 41d 24' 54" LU

= Lintang Utara

Longitude (garis

bujur),yyyyy.yy, a=W

atau E

08151.6838, W 81d 51.6838' BB or 81d 51' 41" BB

= Bujur Barat

Fix Quality: x

- 0 = Invalid

- 1 = GPS fix

- 2 = DGPS fix

1 Data dari Ralat (Fix) GPS

Page 37: DESAIN PERALATAN AKUISISI DATA GPS BERBASIS … · dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. ... Nekaters

21

Jumlah satelit 05 Jumlah satelit yang terlacak

Horizontal Dilution of

Precision (HDOP)

1.5 Keakuratan relatif dari posisi

horisontal

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

pemutakhiran DGPS

Kosong Tidak ada pemutakhiran

Kode id statiun

referensi DGPS

Kosong Tidak ada kode id stasiun

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

Page 38: DESAIN PERALATAN AKUISISI DATA GPS BERBASIS … · dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. ... Nekaters

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 data diambil pada 22:54:44 UTC

A Data valid

Contoh3. $GPGLL,5133.81,N,00042.25,W*75

1 2 3 4 5

Page 39: DESAIN PERALATAN AKUISISI DATA GPS BERBASIS … · dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. ... Nekaters

23

1 5133.81 garis lintang saat ini

2 N North/South = utara/selatan

3 00042.25 garis bujur saat ini

4 W East/West = timur/barat

5 *75 checksum

5. $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

Page 40: DESAIN PERALATAN AKUISISI DATA GPS BERBASIS … · dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. ... Nekaters

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

Page 41: DESAIN PERALATAN AKUISISI DATA GPS BERBASIS … · dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. ... Nekaters

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 13 14

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 East/West=barat/timur

10 004.6 jarak

Page 42: DESAIN PERALATAN AKUISISI DATA GPS BERBASIS … · dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. ... Nekaters

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

Page 43: DESAIN PERALATAN AKUISISI DATA GPS BERBASIS … · dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. ... Nekaters

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)

Page 44: DESAIN PERALATAN AKUISISI DATA GPS BERBASIS … · dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. ... Nekaters

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

Page 45: DESAIN PERALATAN AKUISISI DATA GPS BERBASIS … · dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. ... Nekaters

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

Page 46: DESAIN PERALATAN AKUISISI DATA GPS BERBASIS … · dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. ... Nekaters

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 Ident of nth waypoint

6 *59 checksum

18. $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

Page 47: DESAIN PERALATAN AKUISISI DATA GPS BERBASIS … · dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. ... Nekaters

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

1 2 3 4 5 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

19. $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

Page 48: DESAIN PERALATAN AKUISISI DATA GPS BERBASIS … · dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. ... Nekaters

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

Page 49: DESAIN PERALATAN AKUISISI DATA GPS BERBASIS … · dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. ... Nekaters

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 Penggunaan

Awal

Penggunaan

Sekarang

L1

(1575.42

MHz)

1.In-Phase (I)-sefase

dengan gelombang

pembawa

2. Quadra-Phase (Q)

-berbeda fase 90° dengan

gelombang pembawa

Kode P(Y) yang

terenkripsi

Kode C/A

Kode P(Y) yang

terenkripsi dan

Kode M (militer)

Kode C/A dan

kode sipil L1

L2

(1227.60

MHz)

1. In-Phase

2. Quadra-Phase

Kode P(Y) yang

terenkripsi

-

Kode P(Y) yang

terenkripsi dan

Kode M (militer)

Kode sipil L2

(L2C)

L5

(1176.45

MHz)

1. In-Phase

-

Sinyal Pilot Safety

of Life (SoL)

Page 50: DESAIN PERALATAN AKUISISI DATA GPS BERBASIS … · dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. ... Nekaters

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.

Page 51: DESAIN PERALATAN AKUISISI DATA GPS BERBASIS … · dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. ... Nekaters

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).

Page 52: DESAIN PERALATAN AKUISISI DATA GPS BERBASIS … · dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. ... Nekaters

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 masing-

masing.

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

Page 53: DESAIN PERALATAN AKUISISI DATA GPS BERBASIS … · dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. ... Nekaters

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 satelit-

satelit 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

Page 54: DESAIN PERALATAN AKUISISI DATA GPS BERBASIS … · dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. ... Nekaters

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

Page 55: DESAIN PERALATAN AKUISISI DATA GPS BERBASIS … · dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. ... Nekaters

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).

Page 56: DESAIN PERALATAN AKUISISI DATA GPS BERBASIS … · dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. ... Nekaters

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 kira-

kira 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

Page 57: DESAIN PERALATAN AKUISISI DATA GPS BERBASIS … · dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. ... Nekaters

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

Page 58: DESAIN PERALATAN AKUISISI DATA GPS BERBASIS … · dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. ... Nekaters

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 EG-

T10. 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.

Page 59: DESAIN PERALATAN AKUISISI DATA GPS BERBASIS … · dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. ... Nekaters

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)

Page 60: DESAIN PERALATAN AKUISISI DATA GPS BERBASIS … · dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. ... Nekaters

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 mcs-

51 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.

Page 61: DESAIN PERALATAN AKUISISI DATA GPS BERBASIS … · dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. ... Nekaters

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

Page 62: DESAIN PERALATAN AKUISISI DATA GPS BERBASIS … · dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. ... Nekaters

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

Undefined - -3...+3

Tabel 5. Panjang Kabel dari Standar RS232 menurut Texas Instrument (Bies, 2009)

Baudrate Panjang Kabel Maksimal (feet)

19200 50

9600 500

4800 1000

2400 3000

Page 63: DESAIN PERALATAN AKUISISI DATA GPS BERBASIS … · dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. ... Nekaters

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

Page 64: DESAIN PERALATAN AKUISISI DATA GPS BERBASIS … · dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. ... Nekaters

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

Page 65: DESAIN PERALATAN AKUISISI DATA GPS BERBASIS … · dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. ... Nekaters

49

Tabel 7. Penghitungan Baudrate komunikasi serial Mode Baudrate

0 1/12 frekuensi kristal (oscilator)

1 SMOD = 0

Baudrate= [ ] 32125612 xTHxfosc

SMOD = 1

Baudrate= [ ] 16125612 xTHxfosc

2 1/32 x frekuensi kristal osilator 1/64 x frekuensi kristal osilator

3 Baudrate= [ ] 32125612 xTHx

fosc

−Baudrate= [ ] 16125612 xTHx

fosc

Tabel 8. Nilai dan Konfigurasi Baud Rate pada Register MCS51

Serial Timer 1

Mode Baud Rate

Frekuensi

Kristal SMOD

C/T Mode 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.

Page 66: DESAIN PERALATAN AKUISISI DATA GPS BERBASIS … · dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. ... Nekaters

50

Gambar 25. Beragam Tingkat Tegangan dari Logika-logika IC

(www.interfacebus.com)

Oleh karena itu, supaya kita dapat melakukan komunikasi serial antara MCS-

51/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).

Page 67: DESAIN PERALATAN AKUISISI DATA GPS BERBASIS … · dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. ... Nekaters

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 molekul-

molekul 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.

Page 68: DESAIN PERALATAN AKUISISI DATA GPS BERBASIS … · dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. ... Nekaters

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

Page 69: DESAIN PERALATAN AKUISISI DATA GPS BERBASIS … · dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. ... Nekaters

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.

Page 70: DESAIN PERALATAN AKUISISI DATA GPS BERBASIS … · dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. ... Nekaters

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.

Page 71: DESAIN PERALATAN AKUISISI DATA GPS BERBASIS … · dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. ... Nekaters

55

Gambar 30. Program DT-51 Windows Downloader

Page 72: DESAIN PERALATAN AKUISISI DATA GPS BERBASIS … · dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. ... Nekaters

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

Page 73: DESAIN PERALATAN AKUISISI DATA GPS BERBASIS … · dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. ... Nekaters

57

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

Sensor GPS EG-T10

DT-51 MinSys 3.3

LCD 16x2

TTL-RS232 Converter

Page 74: DESAIN PERALATAN AKUISISI DATA GPS BERBASIS … · dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. ... Nekaters

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:

Gambar 32. Tahapan-tahapan Penelitian

Pengujian Kinerja Pengubah TTL-RS232

Pengujian Akuisisi Data Sensor GPS EG-T10

Pengolahan Data & Pembahasan

Page 75: DESAIN PERALATAN AKUISISI DATA GPS BERBASIS … · dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. ... Nekaters

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.

Page 76: DESAIN PERALATAN AKUISISI DATA GPS BERBASIS … · dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. ... Nekaters

60

Gambar 33. Perubahan Tegangan TTL-RS232 Sefase

Gambar 34. Pengubah TTL-RS232 Berbasis MAX232

Gambar 35. Rangkaian Penguji Kinerja Pengubah TTL-RS232

Function Generator Pengubah TTL-RS232

Osciloscope Goldstar OS3020

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

Page 77: DESAIN PERALATAN AKUISISI DATA GPS BERBASIS … · dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. ... Nekaters

61

daya lalu dihubungkan dengan osiloskop Goldstar OS-3020 untuk

membuktikan adanya pola gelombang kotak yang dihasilkan.

Osiloskop OS-3020 Channel 1

EG-T10 Pena Keluaran adalah pena ke 11 (TXA: serial output)

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

Page 78: DESAIN PERALATAN AKUISISI DATA GPS BERBASIS … · dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. ... Nekaters

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.

Page 79: DESAIN PERALATAN AKUISISI DATA GPS BERBASIS … · dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. ... Nekaters

63

START

INISIASI LCD

Gambar 39. Algoritma mendeteksi data GPS yang diperlukan dan

menampilkan data tersebut ke LCD

YA

MENDETEKSI SENTENCE GPGGA &

MENGHINDARI GPGSA

TIDAK

YA BILA ASCII ENTER TERDETEKSI , RESET DATA GPS

TIDAK

MULAI MENULISKAN DATA GPS KE MEMORI

30H

MENULISKAN DATA JAM, BUJUR, LINTANG KE LCD,

Page 80: DESAIN PERALATAN AKUISISI DATA GPS BERBASIS … · dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. ... Nekaters

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

Page 81: DESAIN PERALATAN AKUISISI DATA GPS BERBASIS … · dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. ... Nekaters

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

Page 82: DESAIN PERALATAN AKUISISI DATA GPS BERBASIS … · dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. ... Nekaters

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.

Page 83: DESAIN PERALATAN AKUISISI DATA GPS BERBASIS … · dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. ... Nekaters

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

Page 84: DESAIN PERALATAN AKUISISI DATA GPS BERBASIS … · dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. ... Nekaters

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 rata-

ratanya).

Akuisisi data sensor-sensor GPS memberikan hasil sebagai berikut:

Tabel 9. Hasil Akuisisi Data GPS di Area Parkir Gedung B FMIPA UNS

Posisi Lintang Posisi Bujur σ Lintang

σ Bujur

Garmin GPSmap 60CSx

07°33’50,6” S 110°51’47,3” E 0,9154 0,894

Leadtek EG-T10 07°33’51,00” S 110°51’46,85” E 0,178 0,2288

Tabel 10. Hasil Akuisisi Data GPS di Area Boulevard Kampus UNS

Posisi Lintang Posisi Bujur σ Lintang

σ Bujur

Garmin GPSmap 60CSx

07°33’85,4” S 110°51’35,4” E 0,252 0,12

Leadtek EG-T10 07°33’85,51” S 110°51’35,41” E 0,107 0,02

Page 85: DESAIN PERALATAN AKUISISI DATA GPS BERBASIS … · dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. ... Nekaters

69

Tabel 11. Hasil Akuisisi Data GPS di Area Gerbang Belakang Kampus UNS

Posisi Lintang Posisi Bujur σ Lintang σ bujur Garmin GPSmap 60CSx

07°33’26,3” S 110°51’42,2” E 0,21 0,14

Leadtek EG-T10 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 σ bujur Garmin GPSmap 60CSx

07°40’11,7” S 111°51’23,8” E 0,05 0,1

Leadtek EG-T10 07°40’11,13” S 111°51’23,98” E 0,074 0,21

Gambar 43. Perbandingan Data Lintang Area Parkir

Page 86: DESAIN PERALATAN AKUISISI DATA GPS BERBASIS … · dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. ... Nekaters

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 4-19 meter, berarti data tersebut sesuai dengan kemampuan sensor. Data sensor EG-T10 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

Page 87: DESAIN PERALATAN AKUISISI DATA GPS BERBASIS … · dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. ... Nekaters

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.

Page 88: DESAIN PERALATAN AKUISISI DATA GPS BERBASIS … · dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. ... Nekaters

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.

Page 89: DESAIN PERALATAN AKUISISI DATA GPS BERBASIS … · dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. ... Nekaters

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.

Page 90: DESAIN PERALATAN AKUISISI DATA GPS BERBASIS … · dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. ... Nekaters

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.

Page 91: DESAIN PERALATAN AKUISISI DATA GPS BERBASIS … · dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. ... Nekaters

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

Page 92: DESAIN PERALATAN AKUISISI DATA GPS BERBASIS … · dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. ... Nekaters

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

Page 93: DESAIN PERALATAN AKUISISI DATA GPS BERBASIS … · dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. ... Nekaters

77

LAMPIRAN

Lampiran 1. Hasil Akuisisi Data GPS di Area Parkir Gedung B FMIPA UNS Data GPS Garmin GPSmap 60CSx Data GPS Leadtek EG-T10 %Error %Error

Parkiran Gd B FMIPA UNS(Yn) Parkiran Gd B FMIPA UNS(Xn) Lintang Bujur Lintang Bujur Lintang Bujur

No ° ' “ ° ' “ ° ' “ ° ' “

100xYn

XnYn−=

1 07 33 48.5 110 51 49.9 07 33 50.83 110 51 46.65 4.80 6.51 2 07 33 48.4 110 51 49.8 07 33 50.82 110 51 46.65 5.00 6.33 3 07 33 48.3 110 51 50.0 07 33 50.82 110 51 46.65 5.22 6.70 4 07 33 49.2 110 51 47.9 07 33 50.82 110 51 46.64 3.29 2.63 5 07 33 49.5 110 51 47.8 07 33 50.81 110 51 46.64 2.65 2.43 6 07 33 49.6 110 51 47.7 07 33 50.81 110 51 46.64 2.44 2.22 7 07 33 49.8 110 51 47.6 07 33 50.81 110 51 46.64 2.03 2.02 8 07 33 50.3 110 51 48.0 07 33 50.81 110 51 46.64 1.01 2.83 9 07 33 50.4 110 51 47.9 Res 07 33 50.84 110 51 46.63 0.87 2.65

10 07 33 50.5 110 51 47.2 07 33 50.85 110 51 46.62 0.69 1.23 11 07 33 50.6 110 51 47.2 7m 07 33 50.86 110 51 46.61 0.51 1.25 12 07 33 51.3 110 51 47.1 07 33 50.87 110 51 46.61 0.84 1.04 13 07 33 51.2 110 51 46.9 07 33 50.88 110 51 46.61 0.63 0.62 14 07 33 50.9 110 51 47.0 07 33 50.89 110 51 46.60 0.02 0.85 15 07 33 51.1 110 51 46.8 07 33 51.01 110 51 46.84 0.18 0.09 16 07 33 51.2 110 51 46.7 07 33 50.81 110 51 46.64 0.76 0.13 17 07 33 51.3 110 51 46.6 07 33 50.88 110 51 46.61 0.82 0.02 18 07 33 51.4 110 51 46.7 07 33 51.03 110 51 46.88 0.72 0.39 19 07 33 50.7 110 51 46.8 07 33 51.09 110 51 46.98 0.77 0.38 20 07 33 50.6 110 51 46.8 19m 07 33 51.10 110 51 47.00 0.99 0.43 21 07 33 50.5 110 51 46.9 07 33 51.10 110 51 47.01 1.19 0.23 22 07 33 50.4 110 51 46.9 07 33 51.10 110 51 47.01 1.39 0.23 23 07 33 50.3 110 51 46.9 07 33 51.10 110 51 47.01 1.59 0.23 24 07 33 50.2 110 51 46.8 07 33 51.10 110 51 47.01 1.79 0.45 25 07 33 50.3 110 51 46.8 07 33 51.10 110 51 47.01 1.59 0.45 26 07 33 50.6 110 51 46.8 07 33 51.10 110 51 47.01 0.99 0.45 27 07 33 51.4 110 51 47.0 07 33 51.10 110 51 47.01 0.58 0.02 28 07 33 51.2 110 51 47.1 07 33 51.10 110 51 47.01 0.20 0.19 29 07 33 51.8 110 51 47.1 07 33 51.10 110 51 47.01 1.35 0.19 30 07 33 51.1 110 51 46.7 8m 07 33 51.17 110 51 47.08 0.14 0.81 31 07 33 51.3 110 51 46.8 07 33 51.23 110 51 47.13 0.14 0.71 32 07 33 51.2 110 51 46.9 07 33 51.36 110 51 47.26 0.31 0.77 33 07 33 51.7 110 51 47.3 07 33 51.38 110 51 47.28 0.62 0.04 34 07 33 51.3 110 51 47.3 07 33 51.38 110 51 47.29 0.16 0.02

Page 94: DESAIN PERALATAN AKUISISI DATA GPS BERBASIS … · dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. ... Nekaters

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 %

Page 95: DESAIN PERALATAN AKUISISI DATA GPS BERBASIS … · dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. ... Nekaters

79

Lampiran 2. Hasil Akuisisi Data GPS di Area Boulevard Kampus UNS

Data GPS Garmin 60CSx Data GPS Leadtek EG-T10 %Error %Error Boulevard UNS (Yn) Boulevard UNS (Xn) Lintang Bujur

Lintang Bujur Lintang Bujur

No ° ' “ ° ' “ Res ° ' “ ° ' “

100xYn

XnYn−=

1 07 33 86.0 110 51 35.1 6m 07 33 85.61 110 51 35.43 0.45 0.942 07 33 86.0 110 51 35.2 07 33 85.61 110 51 35.43 0.45 0.653 07 33 85.9 110 51 35.2 07 33 85.61 110 51 35.43 0.34 0.654 07 33 86.0 110 51 35.2 07 33 85.61 110 51 35.43 0.45 0.655 07 33 85.9 110 51 35.2 17m 07 33 85.61 110 51 35.43 0.34 0.656 07 33 85.8 110 51 35.2 07 33 85.61 110 51 35.43 0.22 0.657 07 33 85.7 110 51 35.3 07 33 85.61 110 51 35.43 0.11 0.378 07 33 85.6 110 51 35.3 07 33 85.61 110 51 35.43 0.01 0.379 07 33 85.6 110 51 35.3 07 33 85.61 110 51 35.43 0.01 0.37

10 07 33 85.5 110 51 35.4 07 33 85.61 110 51 35.43 0.13 0.0811 07 33 85.4 110 51 35.4 07 33 85.61 110 51 35.43 0.25 0.0812 07 33 85.3 110 51 35.4 07 33 85.61 110 51 35.43 0.36 0.0813 07 33 85.2 110 51 35.5 07 33 85.61 110 51 35.43 0.48 0.2014 07 33 85.2 110 51 35.5 07 33 85.61 110 51 35.43 0.48 0.2015 07 33 85.3 110 51 35.5 07 33 85.61 110 51 35.43 0.36 0.2016 07 33 85.3 110 51 35.5 07 33 85.61 110 51 35.43 0.36 0.2017 07 33 85.3 110 51 35.5 07 33 85.59 110 51 35.42 0.34 0.2318 07 33 85.4 110 51 35.5 07 33 85.58 110 51 35.42 0.21 0.2319 07 33 85.4 110 51 35.5 07 33 85.58 110 51 35.42 0.21 0.2320 07 33 85.4 110 51 35.5 07 33 85.57 110 51 35.42 0.20 0.2321 07 33 85.3 110 51 35.4 07 33 85.55 110 51 35.42 0.29 0.0622 07 33 85.4 110 51 35.5 07 33 85.55 110 51 35.42 0.18 0.2323 07 33 85.3 110 51 35.5 07 33 85.54 110 51 35.41 0.28 0.2524 07 33 85.3 110 51 35.5 07 33 85.54 110 51 35.41 0.28 0.2525 07 33 85.3 110 51 35.5 07 33 85.51 110 51 35.41 0.25 0.2526 07 33 85.2 110 51 35.4 07 33 85.47 110 51 35.40 0.32 0.0027 07 33 85.2 110 51 35.5 07 33 85.43 110 51 35.39 0.27 0.3128 07 33 85.2 110 51 35.5 07 33 85.37 110 51 35.38 0.20 0.3429 07 33 85.2 110 51 35.5 07 33 85.37 110 51 35.38 0.20 0.3430 07 33 85.2 110 51 35.5 07 33 85.37 110 51 35.38 0.20 0.3431 07 33 85.2 110 51 35.5 07 33 85.37 110 51 35.38 0.20 0.3432 07 33 85.3 110 51 35.5 07 33 85.37 110 51 35.38 0.08 0.3433 07 33 85.3 110 51 35.5 07 33 85.37 110 51 35.38 0.08 0.3434 07 33 85.3 110 51 35.5 07 33 85.37 110 51 35.38 0.08 0.3435 07 33 85.3 110 51 35.5 07 33 85.37 110 51 35.38 0.08 0.3436 07 33 85.4 110 51 35.5 07 33 85.37 110 51 35.38 0.04 0.3437 07 33 85.3 110 51 35.4 07 33 85.37 110 51 35.38 0.08 0.06

Page 96: DESAIN PERALATAN AKUISISI DATA GPS BERBASIS … · dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. ... Nekaters

80

38 07 33 85.3 110 51 35.4 07 33 85.37 110 51 35.38 0.08 0.0639 07 33 85.3 110 51 35.4 07 33 85.37 110 51 35.38 0.08 0.0640 07 33 85.1 110 51 35.4 07 33 85.37 110 51 35.37 0.32 0.08

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 %

Page 97: DESAIN PERALATAN AKUISISI DATA GPS BERBASIS … · dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. ... Nekaters

81

Lampiran 3. Hasil Akuisisi Data GPS di Area Gerbang Belakang Kampus UNS Data GPS Garmin 60CSx Data GPS Leadtek EG-T10 %Error %Error

Gerbang Belakang UNS Gerbang Belakang UNS Lintang Bujur Lintang Bujur Lintang Bujur

No ° ' “ ° ' “ Res ° ' “ ° ' “

100xYn

XnYn−=

1 07 33 25.4 110 51 41.6 5m 07 33 26.38 110 51 42.09 3.86 1.182 07 33 25.5 110 51 41.7 07 33 26.38 110 51 42.09 3.45 0.943 07 33 25.7 110 51 41.9 07 33 26.38 110 51 42.09 2.65 0.454 07 33 26.0 110 51 42.2 07 33 26.38 110 51 42.09 1.46 0.265 07 33 26.2 110 51 42.3 07 33 26.38 110 51 42.09 0.69 0.506 07 33 26.2 110 51 42.2 07 33 26.38 110 51 42.09 0.69 0.267 07 33 26.2 110 51 42.3 07 33 26.38 110 51 42.09 0.69 0.508 07 33 26.3 110 51 42.2 5m 07 33 26.38 110 51 42.09 0.30 0.269 07 33 26.3 110 51 42.2 07 33 26.38 110 51 42.09 0.30 0.26

10 07 33 26.3 110 51 42.3 07 33 26.38 110 51 42.09 0.30 0.5011 07 33 26.3 110 51 42.2 07 33 26.38 110 51 42.09 0.30 0.2612 07 33 26.3 110 51 42.2 07 33 26.38 110 51 42.09 0.30 0.2613 07 33 26.3 110 51 42.2 07 33 26.38 110 51 42.09 0.30 0.2614 07 33 26.2 110 51 42.2 07 33 26.38 110 51 42.09 0.69 0.2615 07 33 26.2 110 51 42.2 5m 07 33 26.39 110 51 42.09 0.73 0.2616 07 33 26.3 110 51 42.2 07 33 26.39 110 51 42.09 0.34 0.2617 07 33 26.3 110 51 42.2 07 33 26.40 110 51 42.09 0.38 0.2618 07 33 26.2 110 51 42.2 07 33 26.40 110 51 42.08 0.76 0.2819 07 33 26.3 110 51 42.3 07 33 26.40 110 51 42.08 0.38 0.5220 07 33 26.2 110 51 42.3 07 33 26.41 110 51 42.08 0.80 0.5221 07 33 26.2 110 51 42.3 07 33 26.41 110 51 42.08 0.80 0.5222 07 33 26.3 110 51 42.3 5m 07 33 26.43 110 51 42.07 0.49 0.5423 07 33 26.2 110 51 42.2 07 33 26.44 110 51 42.07 0.92 0.3124 07 33 26.2 110 51 42.2 07 33 26.46 110 51 42.06 0.99 0.3325 07 33 26.2 110 51 42.2 07 33 26.48 110 51 42.05 1.07 0.3626 07 33 26.2 110 51 42.2 07 33 26.52 110 51 42.03 1.22 0.4027 07 33 26.2 110 51 42.1 07 33 26.56 110 51 42.01 1.37 0.2128 07 33 26.2 110 51 42.1 07 33 26.62 110 51 41.99 1.60 0.2629 07 33 26.2 110 51 42.1 07 33 26.62 110 51 41.99 1.60 0.2630 07 33 26.2 110 51 42.1 07 33 26.62 110 51 41.99 1.60 0.2631 07 33 26.2 110 51 42.1 5m 07 33 26.62 110 51 41.99 1.60 0.2632 07 33 26.3 110 51 42.1 07 33 26.62 110 51 41.99 1.22 0.2633 07 33 26.3 110 51 42.1 07 33 26.62 110 51 41.99 1.22 0.2634 07 33 26.3 110 51 42.1 07 33 26.62 110 51 41.99 1.22 0.2635 07 33 26.3 110 51 42.1 07 33 26.62 110 51 41.99 1.22 0.2636 07 33 26.3 110 51 42.1 07 33 26.63 110 51 41.99 1.25 0.2637 07 33 26.3 110 51 42.2 07 33 26.63 110 51 42.00 1.25 0.47

Page 98: DESAIN PERALATAN AKUISISI DATA GPS BERBASIS … · dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. ... Nekaters

82

38 07 33 26.3 110 51 42.2 07 33 26.64 110 51 42.01 1.29 0.4539 07 33 26.4 110 51 42.1 07 33 26.64 110 51 42.01 0.91 0.2140 07 33 26.3 110 51 42.2 5m 07 33 26.64 110 51 42.01 1.29 0.45

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

Page 99: DESAIN PERALATAN AKUISISI DATA GPS BERBASIS … · dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. ... Nekaters

83

Lampiran 4. Hasil Akuisisi Data GPS di Area Desa Temon, Karanganyar Data GPS Garmin 60CSx Data GPS Leadtek EG-T10 %Error %Error

Boulevard UNS Boulevard UNS Lintang Bujur Lintang Bujur Lintang Bujur No

° ' “ ° ' “ Resolusi ° ' “ ° ' “ 1 07 40 11.7 111 01 23.8 6m 07 40 11.19 111 01 23.83 4.36 0.132 07 40 11.7 111 01 23.8 07 40 11.19 111 01 23.83 4.36 0.133 07 40 11.7 111 01 23.8 07 40 11.19 111 01 23.83 4.36 0.134 07 40 11.8 111 01 23.8 07 40 11.19 111 01 23.83 5.17 0.135 07 40 11.8 111 01 23.8 07 40 11.19 111 01 23.83 5.17 0.136 07 40 11.8 111 01 23.8 07 40 11.19 111 01 23.83 5.17 0.137 07 40 11.8 111 01 23.8 07 40 11.18 111 01 23.83 5.25 0.138 07 40 11.8 111 01 23.8 07 40 11.18 111 01 23.83 5.25 0.139 07 40 11.7 111 01 23.8 07 40 11.18 111 01 23.83 4.44 0.13

10 07 40 11.7 111 01 23.9 07 40 11.18 111 01 23.83 4.44 0.2911 07 40 11.7 111 01 23.9 07 40 11.18 111 01 23.83 4.44 0.2912 07 40 11.8 111 01 23.9 6m 07 40 11.18 111 01 23.83 5.25 0.2913 07 40 11.8 111 01 23.8 07 40 11.18 111 01 23.83 5.25 0.1314 07 40 11.8 111 01 23.9 07 40 11.18 111 01 23.83 5.25 0.2915 07 40 11.8 111 01 23.8 07 40 11.18 111 01 23.83 5.25 0.1316 07 40 11.7 111 01 23.9 07 40 11.18 111 01 23.83 4.44 0.2917 07 40 11.7 111 01 23.8 5m 07 40 11.18 111 01 23.83 4.44 0.1318 07 40 11.7 111 01 23.8 6m 07 40 11.18 111 01 23.83 4.44 0.1319 07 40 11.7 111 01 23.8 07 40 11.18 111 01 23.83 4.44 0.1320 07 40 11.7 111 01 23.8 07 40 11.18 111 01 23.83 4.44 0.1321 07 40 11.7 111 01 23.8 07 40 11.18 111 01 23.83 4.44 0.1322 07 40 11.7 111 01 23.7 07 40 11.18 111 01 23.83 4.44 0.5523 07 40 11.7 111 01 23.8 07 40 11.18 111 01 23.83 4.44 0.1324 07 40 11.7 111 01 23.7 07 40 11.18 111 01 23.83 4.44 0.5525 07 40 11.7 111 01 23.7 07 40 11.13 111 01 24.07 4.87 1.5626 07 40 11.7 111 01 23.6 07 40 11.08 111 01 24.21 5.30 2.5827 07 40 11.7 111 01 23.6 07 40 11.06 111 01 24.29 5.47 2.9228 07 40 11.7 111 01 23.5 5m 07 40 11.05 111 01 24.32 5.56 3.4929 07 40 11.7 111 01 23.6 07 40 11.04 111 01 24.35 5.64 3.1830 07 40 11.7 111 01 23.4 4m 07 40 11.04 111 01 24.35 5.64 4.0631 07 40 11.7 111 01 23.5 5m 07 40 11.03 111 01 24.37 5.73 3.7032 07 40 11.7 111 01 23.5 07 40 11.03 111 01 24.38 5.73 3.7433 07 40 11.7 111 01 23.8 07 40 11.02 111 01 24.40 5.81 2.5234 07 40 11.8 111 01 23.8 07 40 11.01 111 01 24.33 6.69 2.2335 07 40 11.8 111 01 23.9 07 40 10.98 111 01 24.22 6.95 1.3436 07 40 11.8 111 01 23.9 07 40 10.98 111 01 24.14 6.95 1.0037 07 40 11.8 111 01 23.9 07 40 11.01 111 01 24.07 6.69 0.71

Page 100: DESAIN PERALATAN AKUISISI DATA GPS BERBASIS … · dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. ... Nekaters

84

38 07 40 11.8 111 01 23.9 07 40 11.05 111 01 24.01 6.36 0.4639 07 40 11.8 111 01 23.9 07 40 11.08 111 01 23.95 6.10 0.2140 07 40 11.8 111 01 23.9 07 40 11.11 111 01 23.95 5.85 0.21

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 %

Page 101: DESAIN PERALATAN AKUISISI DATA GPS BERBASIS … · dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. ... Nekaters

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

Page 102: DESAIN PERALATAN AKUISISI DATA GPS BERBASIS … · dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. ... Nekaters

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 ;--------------------------------------------------------------

Page 103: DESAIN PERALATAN AKUISISI DATA GPS BERBASIS … · dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. ... Nekaters

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 4023H ;INTERUPT SERIAL, UTK MINSYS 4023H CLR RI RETI 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

Page 104: DESAIN PERALATAN AKUISISI DATA GPS BERBASIS … · dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. ... Nekaters

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

Page 105: DESAIN PERALATAN AKUISISI DATA GPS BERBASIS … · dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. ... Nekaters

89

LJMP START SENTENCE2: JB STATUS_GPGGA.0,SENTENCE3 MOV 35H,A SETB STATUS_GPGGA.1 LJMP START SENTENCE3: JB STATUS_GPGGA.1,SENTENCE4 MOV 36H,A SETB STATUS_GPGGA.2

LJMP START SENTENCE4: JB STATUS_GPGGA.2,SENTENCE5

MOV 37H,A SETB STATUS_GPGGA.3 LJMP START

SENTENCE5: JB STATUS_GPGGA.3,SENTENCE6 MOV 38H,A SETB STATUS_GPGGA.4 LJMP START SENTENCE6: JB STATUS_GPGGA.4,SENTENCE7 MOV 39H,A SETB STATUS_GPGGA.5 LJMP START SENTENCE7: JB STATUS_GPGGA.5,SENTENCE8 MOV 3AH,A SETB STATUS_GPGGA.6 LJMP START SENTENCE8: JB STATUS_GPGGA.6,SENTENCE9 MOV 3BH, SETB STATUS_GPGGA.7 LJMP START SENTENCE9: JB STATUS_GPGGA.7,SENTENCE10 MOV 3CH,A SETB STATUS_JAM.0

Page 106: DESAIN PERALATAN AKUISISI DATA GPS BERBASIS … · dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. ... Nekaters

90

LJMP START SENTENCE10: JB STATUS_JAM.0,SENTENCE11 MOV 3DH,A SETB STATUS_JAM.1 LJMP START SENTENCE11: JB STATUS_JAM.1,SENTENCE12 MOV 3EH,A SETB STATUS_JAM.2 LJMP START SENTENCE12: JB STATUS_JAM.2,SENTENCE13 MOV 3FH,A SETB STATUS_JAM.3 LJMP START SENTENCE13: JB STATUS_JAM.3,SENTENCE14 MOV 40H,A SETB STATUS_JAM.4 LJMP START SENTENCE14: JB STATUS_JAM.4,SENTENCE15 MOV 41H,A SETB STATUS_JAM.5 LJMP START SENTENCE15: JB STATUS_JAM.5,SENTENCE16 MOV 42H,A SETB STATUS_JAM.6 LJMP START SENTENCE17: JB STATUS_JAM.6,SENTENCE18 MOV 43H,A SETB STATUS_JAM.7 LJMP START SENTENCE18: JB STATUS_JAM.7,SENTENCE19 MOV 44H,A SETB STATUS_LINTANG.0

Page 107: DESAIN PERALATAN AKUISISI DATA GPS BERBASIS … · dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. ... Nekaters

91

LJMP START SENTENCE19: JB STATUS_LINTANG.0,SENTENCE20 MOV 45H,A SETB STATUS_LINTANG.1 LJMP START SENTENCE20: JB STATUS_LINTANG.1,SENTENCE21 MOV A,SBUF MOV 46H,A SETB STATUS_LINTANG.2 LJMP U SENTENCE21: JB STATUS_LINTANG.2,SENTENCE22 MOV 47H,A SETB STATUS_LINTANG.3 LJMP START SENTENCE22: JB STATUS_LINTANG.3,SENTENCE23 MOV 48H,A SETB STATUS_LINTANG.4 LJMP START SENTENCE23: JB STATUS_LINTANG.4,SENTENCE24 MOV 49H,A SETB STATUS_LINTANG.5 LJMP START SENTENCE24: JB STATUS_LINTANG.5,SENTENCE25 MOV 4AH,A SETB STATUS_LINTANG.6 LJMP START SENTENCE25: JB STATUS_LINTANG.6,SENTENCE26 MOV 4BH,A SETB STATUS_LINTANG.7 LJMP START SENTENCE26: JB STATUS_LINTANG.7,SENTENCE27 MOV 4CH,A

Page 108: DESAIN PERALATAN AKUISISI DATA GPS BERBASIS … · dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. ... Nekaters

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

Page 109: DESAIN PERALATAN AKUISISI DATA GPS BERBASIS … · dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. ... Nekaters

93

LCALL SETDDRAM MOV A,35H

LCALL WRITELCD MOV A,36H LCALL WRITELCD MOV A,37H LCALL WRITELCD MOV A,38H LCALL WRITELCD MOV A,39H LCALL WRITELCD MOV A,3AH LCALL WRITELCD MOV A,41H LCALL WRITELCD MOV A,42H LCALL WRITELCD MOV A,43H LCALL WRITELCD MOV A,44H LCALL WRITELCD MOV A,45H LCALL WRITELCD MOV A,46H LCALL WRITELCD MOV A,4BH LCALL WRITELCD MOV A,#DISPLAYCLEAR LCALL COMMANDLCD MOV A,#40H LCALL SETDDRAM MOV A,4DH LCALL WRITELCD MOV A,4EH LCALL WRITELCD MOV A,4FH LCALL WRITELCD MOV A,50H LCALL WRITELCD MOV A,51H

Page 110: DESAIN PERALATAN AKUISISI DATA GPS BERBASIS … · dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. ... Nekaters

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

Page 111: DESAIN PERALATAN AKUISISI DATA GPS BERBASIS … · dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. ... Nekaters

95

MOV 3DH,#0 MOV 3EH,#0 MOV 3FH,#0 MOV 40H,#0 MOV 41H,#0 MOV 42H,#0 MOV 43H,#0 MOV 44H,#0 MOV 45H,#0 MOV 46h,#0 RET TAHAP1: SETB CEK_STATUS.1 RET TAHAP2: SETB CEK_STATUS.2 RET TAHAP3: SETB CEK_STATUS.3 RET TAHAP4: SETB CEK_STATUS.4 RET TAHAP5: SETB CEK_STATUS.5 RET MANING:

MOV TMOD,#1H MOV TH0,#3CH MOV TL0,#0B0H SETB TR0 JNB TF0,$ CLR TR0 CLR TF0 DJNZ R7,MANING RET END

Page 112: DESAIN PERALATAN AKUISISI DATA GPS BERBASIS … · dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. ... Nekaters

96