Tujuan Dasar Teori Institutional Repository | Satya Wacana Christian University: Penyusunan Pedoman Praktikum mengenai KIT SIM908 EVB untuk Matakuliah Praktikum Digital

94 Topik 5 GPS

1. Tujuan

Setelah menyelesaikan praktikum topik lima, diharapkan  Mahasiswa mampu membaca posisi Kit SIM908 EVB melalui aplikasi NEMA

2. Dasar Teori

Global Positioning System GPS dapat dipakai untuk menentukan posisi suatu benda di permukaan bumi dengan bantuan satelit. Sistem GPS terbagi menjadi tiga bagian yaitu bagian kontrol, bagian angkasa dan bagian pengguna. Bagian kontrol dipakai untuk mengetahui posisi satelit, ketinggian, kecepatan dan lokasi. Selain itu bagian ini juga dapat menerima sinyal, mengkoreksi dan mengirimkan kembali ke satelit. Koreksi data lokasi yang tepat disebut dengan data ephemeris yang akan dikirimkan kepada alat navigasi pengguna. Bagian angkasa adalah satelit-satelit yang mengitari bumi dalam lintasan. Satelit- satelit bergerak pada ketinggian sekitar 12.000 mil dari permukaan bumi. Masing-masing satelit memancarkan data berupa pseudocode ke alat navigasi yang merupakan data identitas dari tiap-tiap satelit. Selain itu juga dikirimkan data jam atom sehingga data ini juga dapat digunakan sebagai referensi waktu yang tepat. Posisi dari suatu alat navigasi dapat dikenali dengan mengetahui posisi-posisi satelit terhadap alat tersebut. Hal ini dilakukan dengan mengukur kekuatan sinyal yang diterima, semakin tegak lurus posisinya maka akan semakin besar sinyal yang diterima dan sebaliknya semakin 95 condong maka akan semakin kecil sinyal yang diterima. Data-data tersebut dipancarkan dengan dua gelombang. L1 1575.42 Mhz untuk kepentingan umum dan L2 1227.6 Mhz untuk kepentingan militer. Bagian pengguna terdiri dari alat navigasi yang menerima data almanac dan ephermis dari satelit sehingga diperoleh perhitungan koordinat. Untuk mengetahui koordinat suatu lokasi diperlukan paling sedikit 3 satelit, dan satu satelit untuk mengetahui posisi secara 3 dimensi. Semakin banyak satelit yang terdeteksi maka akan semakin akurat posisi yang ditentukan. Terdapat dua jenis antena GPS berdasarkan jenisnya yaitu patch dan quad helix . Gambar untuk antena GPS jenis patch dapat dilihat pada gambar 1. Sinyal diterima dengan baik pada posisi mendatar sejajar dengan bumi. Gambar 1. Antena GPS jenis patch 96 Gambar untuk antena GPS jenis quad helix dapat dilihat pada Gambar 2. Sinyal diterima dengan baik pada posisi tegak lurus ke arah langit. Gambar 2. Antena GPS jenis Quad Helix Berdasarkan cara kerjanya, antenna GPS dapat dibedakan menjadi beberapa tipe yaitu  Antenna eksternal aktif Antenna eksternal disebut aktif karena pada antenna tersebut dilengkapi dengan low noise amplifier LNA dan penguat sinyal yang dapat menguatkan sinyal yang berkurang ketika melewati kabel. Antenna eksternal aktif memerlukan sumber listrik untuk melakukan fungsinya, yang biasanya diambil dari alat navigasi. Antenna eksternal aktif dapat digunakan pada kabel yang lebih panjang dibandingkan dengan tipe pasif. 97  Antenna eksternal pasif Antena eksternal pasif tidak dilengkapi penguat sinyal sehingga baterai tidak akan cepat habis. Pada antena jenis ini kabel lebih pendek dibandingkan dengan tipe aktif.  Antenna eksternal re-radiating Antena eksternal re-radiating dapat dipakai untuk menangkap sinyal satelit dan memancarkan sinyal. Karena sinyal dipancarkan, maka jenis ini memerlukan sumber listrik tambahan, tetapi bukan dari alat navigasi yang dipakai. Bagi tipe alat navigasi yang tidak mempunyai slot untuk antenna eksternal, jenis ini merupakan alternative yang baik daripada harus memodifikasi alat navigasi.  Antenna combo Antenna combo adalah penggabungan antara antenna untuk alat navigasi dan telpon genggam. Untuk menggunakan antenna ini diperlukan sumber listrik. Pada alat navigasi data-data ephemeris tersimpan dalam memori berupa posisi-posisi satelit. Namun setelah 4-6 jam seiring dengan gerakan satelit, data-data tersebut akan berubah. Untuk itu diperlukan cold start pada system navigasi untuk memperoleh data- data ephemeris yang terbaru. Sedangkan pada hot start, alat navigasi melakukan restart tanpa mencari data-data ephemeris lagi sehingga prosesnya lebih cepat. 98 Modul gps merupakan bagian dari alat navigasi yang berfungsi untuk menerima dan melakukan kalkulasi koordinat serta mengirimkan hasilnya dalam bentuk serial UART dimana data ini akan diolah lagi oleh PC atau mikrokontroller. beberapa modul gps selain sim908 antara lain - Low Cost GPS Receiver , merupakan modul GPS yang sangat ekonomis dengan formasi data menggunakan Japan Radio Company Protocol. - GPS Module CT-G348SLP, merupakan modul GPS buatan Connectec dengan protokol data NMEA0183. - GPS starter Kit, merupakan modul untuk pelatihan penggunaan Low Cost GPS Receiver dimana pengguna dapat menganalisa data-data GPS melalui port USB PC atau Notebook. - D-GPS508 Delta GPS GSM GPRS 508 adalah merupakan development board GPS yang diproduksi oleh Delta Electronic untuk pengguna yang ingin mempelajari kinerja sim508. Untuk menyampaikan informasi GPS ke lokasi tertentu terdapat beberapa media yaitu  SMS Short Message Service mudah diakses dan dapat diterima oleh segala jenis HP baik GSM maupun CDMA. Namun informasi data tidak terlalu banyak dan akan membutuhkan biaya operasional yang cukup tinggi bila dilakukan secara terus- menerus. 99  GPRS General Packet Radio Service data dikirimkan ke web server secara kontinyu dan pengguna dapat mengakses menggunakan telpon genggam yang mendukung browser atau melalui media-media lain seperti Ipad, PC atau Laptop.  RF Radio Frequency data dikirimkan melalui gelombang radio ke suatu lokasi, biasanya dilakukan pada daerah-daerah yang tidak terjangkau sinyal GSM seperti ditengah laut [3]. SIMCom menyediakan toolkit GPS yang bernama “SIMCom NMEA GPS DEMO” untuk membantu pengguna untuk melakukan beberapa tes GPS dengan cara yang mudah. Toolkit ini mempunyai fungsi yang sama seperti perintah AT. Format NMEA-0183 didefinisikan sebagai National Marine Electronics Association yang merupakan sebuah standar untuk antarmuka peralatan-peralatan navigasi elektronik dengan versi 2.20 pada 1 januari 1997. Modul penerima GPS memiliki protokol jenis NMEA-0183 yang mana protokol ini memiliki 6 jenis output NMEA yaitu GGA, GGL, GSA, GSV, RMC dan VTG [4]. Tabel 1. Output NMEA 1083 NMEA Record Keterangan GGA Global Positioning System Fix Data GLL Geographic Position GSA GNSS dan Active Satellite GSV GNSS satellite in View RMC Recommended Minimum Specific GNSS data VTG Course Over Ground and Ground Speed 100 Data yang diterima dengan output GGA Global Positioning System Fixed Data akan memiliki parameter-parameter seperti pada tabel 2. GGA terdiri dari beberapa nilai seperti contoh data berikut ini [5]: GPGGA, 161229.487, 3723.2475,N,12158.3416,W,1,07,1.0,9.0,M,,,,0000 Tabel 2. Format data GGA Nama Unit Keterangan Message ID GGA protocol header UTC Time hhmm.mmm Latitude ddmm.mmmm NS indicator N=north atau S=south Longtitude ddmm.mmmm EW indicator E=East atau W=West Position fix indicator Satellites used Range 0 hingga 12 HDOP Horisontal Dilution of Precision MSL altitude Meter Units Meter Ages of Diff corr Meter Diff ref station ID Second Checksum CRLF End of message Data yang diterima dengan output GLL Geographic Position – LatitudeLongitude akan memiliki parameter-parameter seperti pada tabel 3. GLL terdiri beberapa nilai seperti contoh data berikut ini: GPGLL, 3723.2475,N,12158.3416,W,161229.487,A2C 101 Tabel 3. Format data GLL Nama Unit Keterangan Message ID GPGLL GLL protocol header Latitude ddmm.mmmm NS indicator N=North or S=South Longtitude ddmm.mmmm EW indicator E=East or W=West UTC Position hhmmss.ss Status A=data valid V=data not valid Checksum CRLF End of message Data yang diterima dengan output GSA GNSS DOP dan Active Satellite akan memiliki parameter-parameter seperti pada tabel 4. GSA terdiri dari beberapa nilai seperti contoh data berikut ini: GPGSA,A,3,07,02,26,27,09,04,15, , , , , ,1.8,1.0,1.533 Tabel 4. Format data GSA Nama Unit Keterangan Message ID GPGSA GSA protocol header Mode 1 Lihat tabel 2.7 Mode 2 Lihat tabel 2.8 Satellite used SV on channel 1 Satellite used SV on channel 2 ...................... Satellite used SV on channel 12 PDOP Position dilution of precision HDOP Horizontal dilution of precision VDOP Vertical dilution of precision Checksum CRLF End of message 102 Tabel 5. Mode 1 Mode Keterangan 1 Manual - beroperasi dalam 2D atau 3D 2 Automatic – perubahan otomatis 2D atau 3D Tabel 6. Mode 2 Value Keterangan 1 Fix not available 2 2D 3 3D Data yang diterima dengan output GSV GNSS Satellite in View akan memiliki parameter-parameter seperti pada tabel 7 GSV terdiri dari beberapa nilai seperti contoh data berikut ini: GPGSV, 2,1,07,07,79,048,42,02,51,062,43,26,36,256,42,27,27,138,4271 GPGSV,2,2,07,09,23,313,42,04,19,159,41,15,12,041,4242 Tabel 7. Format data GSV Nama Unit Keterangan Message ID GPGSV GSV protocol header Message of number Range 1 hingga 3 Message number Range 1 hingga 3 Satellite in View Satellite ID Channel 1 range 1 to 32 Elevation Degree Channel 1 max 90 Azimuth Degree Channel 1 true, range 0 to 359 SNRCNo dBHz Range 0 to 99, null when not tracking .................... Satellite ID Channel 4 range 1 to 32 Elevation Degree Channel 4 max 90 Azimuth Degree Channel 4 true, range 0 to 359 103 SNRCNo dBHz Range 0 to 99, null when not tracking Checksum CRLF End of message Data yang diterima dengan output RMC Recommended Minimum Specific GNSS Data akan memiliki parameter-parameter seperti pada tabel 8. GSV terdiri dari beberapa nilai seperti contoh data berikut ini: GPRMC, 161229.487,A,3723.2475,N,12158.3416,W,0.13,309.62,120598,,10 Tabel 8. Format data RMC Nama Unit Keterangan Message ID GPRMC RMC protocol header UTC Time Hhmm.mmm Status A=valid V=data not valid Latitude Ddmm.mmmm NS indicator N=north or S=south Longitude Ddmm.mmmm EW indicator E=East or W=West Speed over ground Knot Course over ground Degree True Date Ddmmyy Magnetic variation Degree E=East W=West Checksum CRLF End of message 104 Data yang diterima dengan output VTG Course Over Ground and Ground Speed akan memiliki parameter-parameter seperti pada tabel 9 VTG terdiri dari beberapa nilai seperti contoh data berikut ini: GPVTG,309.62,T, ,M,0.13,N,0.2,K6E Tabel 9. Format Data VTG Nama Unit Keterangan Message ID GPVTG VTG protocol header Course Degree Measured heading Reference True Course Degree Measured heading Reference Magnetic Speed Knot Measured horizontal speed Unit Knot Speed Kmhour Measured horizontal speed Units Kilometer per hour Checksum CRLF End of message Tabel 10. Instruksi tes, baca, tulis CGPSPWR dan respon AT+CGPSPWR Kontrol daya GPS Instruksi tes AT+CGPSPWR=? Respon +CGPSPWR: list of supported modes OK Instruksi baca AT+CGPSPWR? respon TA mengembalikan nilai sekarang dari PIN kontrol daya GPS +CGPSPWR: mode OK Instruksi tulis AT+CGPSPWR=mode KONTROL DAYA ONOFF GPS Parameter-parameter mode Mematikan suplai daya GPS 1 Menyalakan suplai daya GPS 105 Tabel 11. Instruksi tes, baca, tulis CGPSRST dan respon AT+CGPSRST Mode Reset GPS HOTWARMCOLD Instruksi tes AT+CGPSRST=? Respon +CGPSRST: list of supported modes OK Instruksi baca AT+CGPSRST? Respon TA mengembalikan nilai dari mode reset GPS sekarang +CGPSRST: mode OK Instruksi tulis AT+CGPSRST=mode Parameter-parameter mode reset GPS mode reset GPS di mode start COLD; 1 reset GPS di mode otonomi catatan: mode start COLD direkomendasikan untuk reset pertama kali 106 Tabel 12. Instruksi tes dan tulis CGPSINF dan respon AT+CGPSINF Mendapatkan info lokasi GPS sekarang Instruksi tes AT+CGPSINF=? Respon +CGPSINF: 0,2,4,8,16,32,64,128 OK Instruksi tulis AT+CGPSINF=mode TA mengembalikan info lokasi GPS yang berhasil sekarang. Instruksi ini harus dieksekusi setelah lokasi GPS sukses. jika mode sama dengan 0: Respon mode,longitude,latitude,UTC time, TTFF,num,speed,course OK dimana: longitude longitude latitude latitude altitude altitude UTC time waktu UTC Format adalah yyyymmddHHMMSS TTFF time to first fix in seconds num satellites in view for fix speed speed over ground course course over ground. Else if mode=2 1 , Parameters see Appendix A.1 “GPGGA” [1] Else if mode=2 2 , Parameters see Appendix A.2 “GPGLL” [1] Else if mode=2 3 , Parameters see Appendix A.3 “GPGSA” [1] Else if mode=2 4 , Parameters see Appendix A.4 “GPGSV” [1] Else if mode=2 5 , Parameters see Appendix A.5 “GPRMC” [1] Else if mode=2 6 , Parameters see Appendix A.6 “GPVTG” [1] Else if mode=2 7 , Parameters see Appendix A.7 “GPZDA” [1] 107 [1] not including Parameters: “Message ID”, “Checksum” and “CRLF”; [2] including Parameters: Satellite ID Elevation Azimuth SNR CN0 … Satellite ID Elevation Azimuth SNR CN0 Tabel 13. Instruksi tes, baca dan tulis CGPSOUT dan respon AT+CGPSOUT Kontrol keluaran data GPS NMEA Instruksi tes AT+CGPSOUT=? Respon +CGPSOUT: 0-255 OK Instruksi baca AT+CGPSOUT? Respon +CGPSOUT: mode OK Instruksi tulis AT+CGPSOUT=mode Kontrol keluaran informasi NMEA GPS dari instruksi AT UART. Respon OK Parameter-parameter mode jika sama dengan 0: matikan keluaran informasi NMEA GPS dari Debug UART; jika tidak Bit 1=1, nyalakan keluaran data NMEA GPGGA, lihat Apendix A.1 [1] Bit 2=1, nyalakan keluaran data NMEA GPGLL, lihat Apendix A.2 [1] Bit 3=1, nyalakan keluaran data NMEA GPGSA, lihat Apendix A.3 [1] Bit 4=1, nyalakan keluaran data NMEA GPGSV, lihat Apendix A.4 [1] Bit 5=1, nyalakan keluaran data NMEA GPRMC, lihat Apendix A.5 [1] Bit 6=1, nyalakan keluaran data NMEA GPVTG, lihat 108 Apendix A.6 [1] Bit 7=1, nyalakana keluaran data NMEA GPZDA , lihat Apendix A.7 [1] Setelah pengaturan berhasil informasi NMEA akan keluaran dari Debug UART, format NMEA lihat Apendix A. catatan pengaturan pabrik adalah “AT+CGPSOUT=255”. Ini akan memungkinkan semua keluaran data NMEA dari debug UART Tabel 14. Instruksi tes dan baca GPSSTATUS dan respon AT+CGPSSTATUS Status GPS Instruksi tes AT+CGPSSTATUS=? Respon +CGPSSTATUS: list of supported modes OK Instruksi baca AT+CGPSSTATUS? Respon +CGPSSTATUS: lokasi tidak pasti OK Parameter-parameter mode reset GPS mode adalah nilai string “Location Unknown”: jika GPS tidak jalan “Location Not Fix”: setelah GPS dijalankan, and tidak fix, “Location 2D Fix”: setelah status GPS adalah fix 2D Tabel 15. Instruksi tes, baca dan tulis GPSIPR dan respon AT+CGPSIPR Mengatur kecepatan lokal fix TE-TA Instruksi tes AT+CGPSIPR=? Respon +CGPSIPR: list of supported rates OK Instruksi baca AT+CGPSIPR? Respon +CGPSIPR: rate OK 109 Instruksi tulis AT+CGPSIPR=rate Respon Pengaturan parameter ini menentukan kecepatan data TA pada keluaran NMEA Debug UART antarmuka serial. Kecepatan instruksi membawa pengaruh mengikuti the issuance dari beberapa kode hasil yang dikelompokkan dengan baris instruksi sekarang OK Parameter rate Baud rate per detik 4800 9600 19200 38400 57600 115200 230400 460800 Catatan Pengaturan pabrik adalah “AT+CGPSIPR=115200”.

3. Langkah Percobaan