## RANCANG BANGUN GPS UNTUK MENGIDENTIFIKASI BAHAYA NAVIGASI TERDEKAT PADA KAPAL NELAYAN TRADISIONAL
Noviarianto 1 , P Tony Kusumartono 2 , Amthori Anwar 3 , Turahyo 4 1,2,3 Studi Nautika, Jurusan Nautika Politeknik Maritim Negeri Indonesia Jalan Pawiyatan Luhur I/1 Bendan Duwur Semarang  50233
4 Teknik Elektro, Sekolah Tinggi Teknologi, Bontang, Jl Ir Juanda no 73 Rawa Indah Bontang, 75311 Email: 1 novi@polimarin.ac.id
Abstract— The Global Positioning System (GPS) is a navigation aid tool to assist in positioning. The use of gps is necessary because in  the  middle  of  the  sea  positioning  is  quite  tricky  to  do.  On traditional  fishing  boats  the  use  of  this  equipment  is  still  small. Consideration  of  the  price  which  is  relatively  expensive  and  the knowledge of fishermen in its use is still minimal. This study aims to  create  a  gps  device  using  the  ublox  Neo-6M  sensor.  The microcontroller performs the calculation process and displays the parameters on the 20x4 character LCD screen. LCD displays real time  DMS  position,  distance  meter,  direction  to  the  reference point,  knot  speed,  and  date.  Reference  points  as  markers  of navigational  hazards  such  as  buildings  and  installations  in  the water,  ship  hulls,  reefs,  sandbars  and  mines.  In  this  study,  4 reference  points  with  different  distances  and  directions  were determined in the area around the campus. When the GPS is in a position more than 300m, the CP and BRG markings on the screen do not show certain numbers. If the gps moves closer to one of the points  at a  distance of less than 300m then the CP  screen shows the distance meter number. BRG shows the direction from the gps point to the  nearest  point. The  test results in the field show that the tool can provide information in accordance with the program that has been made. The accuracy obtained from  points is about 5m  depending  on  the  weather  and  environmental  disturbances such as trees
Intisari—  Global  Positioning  System  (GPS)  merupakan peralatan  bantu  navigasi  untuk  membantu  dalam  penentuan posisi. Penggunaan gps diperlukan karena pada saat ditengah laut penentuan  posisi  cukup  sulit  untuk  dilakukan.  Pada  kapal nelayan  tradisional  penggunaan  peralatan  ini  masih  sedikit. Pertimbangan harga yang masih relatif mahal serta pengetahuan nelayan dalam penggunaannya yang masih minim. Penelitian ini bertujuan  untuk  membuat  perangkat  gps  menggunakan  sensor Ublox Neo-6M. Microcontroller melakukan proses kalkulasi dan menampilkan  parameter  di  layar  LCD  20x4  karakter.  LCD menampilkan posisi real time DMS, jarak meter, arah ke referensi poin,  kecepatan  knot,  dan  tanggal.  Referensi  poin  sebagai penanda adanya bahaya navigasi seperti bangunan dan instalasi di  perairan,  kerangka  kapal,  karang,  gosong  dan  ranjau.  Pada penelitian  ini  ditentukan  4  referensi  poin  yang  berbeda  jarak maupun arah diwilayah sekitar  kampus. Saat GPS berada  pada posisi lebih dari 300m maka pada layar tanda CP dan BRG tidak menunjukkan  angka  tertentu.  Jika  GPS  bergerak  mendekati salah satu poin dengan jarak kurang dari 300m maka pada layar CP  menunjukkan  angka  jarak  meter.  BRG  menunjukkan  arah dari  titik  GPS  ke  poin  terdekat.  Hasil  pengujian  dilapangan menunjukkan  alat  dapat  memberikan  informasi  sesuai  dengan program  yang  sudah  di  buat.  Ketepatan  yang  didapat  dari  poin
sekitar  5m  tergantung  cuaca  dan  gangguan  lingkungan  seperti pepohonan.
Kata Kunci— GPS, CP, kapal nelayan, Ublox Neo-6M, Arduino.

## I. P ENDAHULUAN
Peralatan navigasi elektronik dilaut sudah berkembang pesat dengan  berbagai  macam  fitur  dari  yang  sederhana  sampai kompleks.  Peralatan  tersebut  ada  yang  sudah  terintegrasi dengan  sistem  lainnya  membentuk  suatu  kesatuan  yang lengkap. Dilain sisi peralatan navigasi tersebut harganya relatif tidak  murah  untuk  diterapkan  pada  kapal  nelayan  tradisional. Nelayan  tradisional  masih  mengandalkan  pengalaman  dan pengamatan  lingkungan  sekitar  dalam  berlayar  mencari  ikan. Penentuan  posisi  yang  akurat  sulit  dilakukan,  apalagi  jika memasuki batas suatu wilayah tertentu [1]. Selain berdasarkan pengalaman,  beberapa  nelayan  saat  ini  sudah  memanfaatkan smart  phone seperti handphone android  dalam  membantu bernavigasi.  Faktor  penghambat  muncul  karena  jangkauan sinyal  BTS  operator  selular  yang  hanya  menjangkau  daerah pesisir  pantai.  Nelayan  mengalami  kesulitan  untuk  menerima sinyal  karena  tidak  dapat  menjangkau  sampai  ke  tengah  laut. Peralatan  bantu  navigasi  yang  sering  digunakan  dalam bernavigasi  antara  lain global  positioning  system (GPS)  [2]. Perangkat  GPS  sudah  tertanam  pada  telepon  selular  atau smartphone saat  ini,  tetapi  untuk  digunakan  berlayar  di  laut lepas akan terkendala sinyal. Penggunaan GPS yang khusus di kapal  dan  tidak  tergantung  pada  sinyal  selular  menjadi alternatif pilihan yang lebih baik.
GPS  dapat  membantu  nelayan  dalam  dalam bernavigasi  dengan  lebih  efektif  dan  efisien,  karena  arah  dan tujuan yang akan dicapai dapat ditentukan dengan lebih akurat. Potensi  bahaya  navigasi  seperti  bangunan  dan  instalasi  di perairan,  kerangka  kapal,  karang,  gosong  dan  ranjau  harus dapat diantisipasi lebih dini [3]. Tempat yang terdapat bahaya tersebut  dapat  ditandai  sehingga  dapat  mencegah  terjadinya kecelakaan. Selain itu pendaan juga dapat dilakukan pada titik koordinat yang diketahui berpotensi terdapat banyak ikan.
GPS  yang  dirancang  harus  dapat  menunjukkan  posisi koordinat lintang dan bujur secara realtime serta mudah dibaca. Tingkat  akurasi  yang  dimiliki  harus  cukup  baik  sehingga penyimpangan penunjukan lokasinya tidak terlalu jauh.

## II. L ANDASAN TEORI
GPS  adalah  sebuah  peralatan  yang  digunakan  dalam penentuan posisi suatu tempat di bumi [2]. Peralatan GPS saat ini berperan penting dalam bernavigasi dilautan [4]. Penentuan posisi batas kepulauan menjadi lebih mudah dilakukan dengan menggunakan  peralatan  bantu  gps  [5].  Sebagai  salah  satu peralatan  navigasi,  penggunaan  GPS  dikapal  modern  sudah sangat luas. Berbagai merk dan jenis sudah banyak digunakan. Disisi lain peralatan tersebut adalah harganya yang tidak murah jika diaplikasikan pada kapal nelayan tradisional.
Penelitian dan perancangan peralatan gps untuk diaplikasikan  di  kapal  nelayan  tradisional  sudah  banyak dilakukan  seperti  pemasangan  modul  gps  untuk  menentukan batas  wilayah  negara  [6].  Tetapi  pada  penelitian  tersebut, pemodelan  batas  wilayah  masih  menggunakan  sensor  jarak yang dipasang pada peralatan mikrokontroller.  Pada penelitian ini  posisi  referensi  yang  ditentukan  dimasukkan  kedalam mikrokontroler  sehingga  sistem  akan  mengkalkulasi  sesuai dengan program yang telah ditentukan.

## A. GPS (Global Positioning System)
Penerima GPS bekerja dengan mencari tahu seberapa jauh jarak  dari sejumlah satelit. GPS diprogram  untuk  mengetahui satelit  gps  berada  pada  waktu  tertentu.  Satelit  mengirimkan informasi tentang posisi dan waktu saat ini dalam bentuk sinyal radio menuju ke bumi. Sinyal ini  mengidentifikasi satelit dan memberi tahu penerima dimana lokasinya.
Sistem penerima kemudian menghitung seberapa jauh jarak setiap  satelit  dengan  mencari  tahu  berapa  lama  waktu  yang dibutuhkan untuk sinyal diterima. Setelah  memiliki informasi tentang seberapa jauh setidaknya tiga satelit yang berada di luar angkasa, gps dapat menunjukkan dengan tepat lokasi di Bumi. Proses ini biasa dikenal Trilateration [7].
Gambar  1  menunjukkan  proses  penentuan  posisi  yang didapat dari sinyal 3 buah satelit GPS

## Gambar 1  Trilateration GPS

## B.  Formula Haversin
Menghitung  jarak  antar  koordinat  pada  sistem  proyeksi geografis  (derajat  desimal/  decimal  degrees/  DD)  dapat menggunakan formula Haversin. Formula ini menghitung jarak terdekat  antara  dua  titik  pada  permukaan  lengkung  dengan memanfaatkan nilai latitude (Nilai Y) dan longitude (Nilai X) dari  titik  tersebut.  Perhitungan  ini  penting  untuk  digunakan pada navigasi  [8].
Formula Haversin adalah sebagai berikut:
𝑎 = 𝑠𝑖𝑛 2 ( ∆𝜑 2 ) + 𝑐𝑜𝑠𝜑 1 . 𝑐𝑜𝑠𝜑 2 . 𝑠𝑖𝑛 2 ( ∆ 
2 )
𝑐 = 2. 𝑎𝑡𝑎𝑛 2 (√𝑎, √(1 − 𝑎)) 𝑑 = 𝑅. 𝑐
Keterangan: φ = latitide λ = longitude R = radius bumi/ rerata radius = 6,371km Supaya perhitungan fungsi trigonometeri dapat berjalan, maka nilai sudutnya dalam bentuk radian.

## III. METODOLOGI
Perancangan GPS seperti ditunjukkan pada Gambar 2. Pada gambar tersebut terdiri dari GPS modul Ublox Neo 6M [9] yang terhubung ke mikrokontroler [10]. TX data terhubung ke pin 3 dan RX data terhubung ke pin 4. LCD 2004 digunakan untuk menampilkan  posisi  terkini  dan  terhubung  ke  I2C  PCF8574. Pada pin SCL dan SDA I2C masing-masing terhubung ke pin A5 dan pin A4. Indikator berupa LED yang akan berkedip jika mendekati  referensi  poin  pada  jarak  kurang  dari  300m terhubung ke pin 7.

## Gambar 2  Skema Rangkaian Desain GPS
Semua  komponen  yang  ada  dimasukkan  kedalam  box  plastik hitam X6. Rancangan GPS yang dibuat seperti pada Gambar 3. Pada bagian depan ditempatkan LCD 2004 dan LED indikator. Pada  bagian  atas  diletakkan  antena  penerima  sinyal  GPS. Sumber tegangan untuk menjalankan semua peralatan tersebut didapatkan dari 2 buah batere Lithium ion 18650. Kedua batere dipasang  secara  seri  dan  masing-masing  memiliki  tegangan 4,1V, sehingga tegangan yang tersedia sekitar 8,2V .

## Gambar 3  Bentuk model  GPS
Alur proses desain GPS seperti pada Gambar  4. Pada saat pertamakali  dihidupkan  modul  GPS  akan  mencari  posisi  fix minimal 3 satelit. Posisi fix didapatkan maka layar LCD akan menunjukkan posisi terkini dalam derajat menit detik (DMS),
jumlah  satelit  yang  diterima,  dan  kecepatan  kapal  pada  layar LCD. Pada saat bersamaan mikrokontroler akan mengkalkulasi jarak terhadap poin referensi. Poin referensi  mewakili tempat bahaya  navigasi.  Posisi  koordinat  poin  referensi  sudah dimasukkan  dalam  mikrokontroler.  Jika  didapat  jarak  kurang dari  300m  maka  CP  akan  menunjukkan  angka  dalam  meter, dan  BRG  akan  menunjukkan  arahnya.  Jika  ada  2  poin  yang berdekatan maka yang ditampilkan hanya jarak terdekat.

## Gambar 4 Alur Proses Desain GPS
Alur proses penelitian ini seperti di tunjukkan pada Gambar 5. Proses dimulai dari pengambilan data koordinat dilapangan. Pengambilan data dan pemilihan titik koordinat tidak dilakukan di  laut  tetapi  dilingkungan  sekitar  kampus  dengan  pemilihan poin  tertentu  yang  mewakili  bahaya  navigasi.  Poin  koordinat ditentukan berjumlah 4 titik dan GPS berjalan mendekat  poin- poin  tersebut.  Pada  jarak    tertentu  kurang  dari  300m  dicatat koordinat yang ditampilkan oleh LCD.  Hasil data yang sudah didapat  lalu  dicocokkan  dengan  google  map  apakah  sudah sesuai. Setelah dilakukan pemilihan data dan sesuai maka data yang dihasilkan di kumpulkan dan diolah lebih lanjut. Sehingga proses pengambilan data selesai.
Gambar 5 Alur Penelitian
IV. H ASIL DAN PE MBAHASAN
A. Data ke Poin Referensi 1
Data yang dihasilkan pada posisi menuju ke poin referensi 1 seperti ditunjukkan pada Tabel 1. Tabel tersebut menunjukkan hasil  dari  tampilan  pada  layar  LCD.  Data  yang  dihasilkan berupa posisi lintang dan bujur dalam format DMS. Pada layar juga  menunjukkan  jarak  dan  baringan  karena  pada  posisi kurang dari 300m. Pada kolom sebelah kanan di sertakan hasil perhitungan menggunakan formula Haversin. Penunjukan pada layar LCD dan perhitungan didapatkan hasil yang tidak terpaut terlalu  jauh.  Perbedaan  penunjukan  dilayar  dan  perhitungan sedikit berbeda pada jarak kurang dari 100m

## Tabel 1 Data Pergerakan Menuju ke Poin Referensi 1
Ploting  titik  koordinat  pada  google  map  dilakukan berdasarkan data pada tabel 1. Hasil ploting ditunjukkan pada Gambar  6.  Hasil  ploting  menunjukkan  bahwa  jarak  dan baringan yang dihasilkan pada ditabel sama dengan google map.

## Gambar 6 Titik koordinat di plot pada google map

## B.  Data ke Poin Referensi 2
Pada saat mendekat ke poin referensi 2 dengan jarak lebih besar  dari  300m,  layar  LCD  tidak  menampilkan  jarak  dan baringan, tetapi masih tetap menampilkan posisi  terkini. Pada jarak  antara  300m  sampai  100m,  selisih  perhitungan  dan tampilan  pada  layar  LCD  sangat  kecil.  Pada  jarak  50m  ada perbedaan sekitar 1,4m. Jarak 23m ada selisih 0,8m. Jarak 10m ada  selisih  0,6m.  Data  lengkap  ditunjukkan  pada  Tabel  2 berikut.
Tabel 2 Data Pergerakan menuju ke Poin Referensi 2
Gambar  7  menunjukkan  ploting  menuju  ke  poin  referensi  2. Titik  berwarna  biru  merupakan  titik  yang  dibaca  pada  jarak tertentu dari poin referensi 2.

## Gambar 7 Titik koordinat menuju poin referensi 2

## C. Data ke Poin Referensi 3
Pada  saat  mendekat  ke  poin  referensi  3  jarak  terjauh didapatkan  mulai  pada  225m.  Data  pada  jarak  300m  tidak didapatkan  karena  baringan  sudah  menunjukkan  ke  poin referensi 4 yang berarti jaraknya lebih dekat. Perbedaan selisih pada jarak 25m  mendekati referesni 3  sebesar 0,4m dan pada jarak  11m  selisihnya  0,9m.  Selisih  jarak  dan  baringan  pada jarak 100m sampai 225 m tidak terlalu signifikan. Data lengkap hasil survei ditunjukkan  pada Tabel 3.
Tabel 3 Data Pergerakan menuju ke Poin Referensi 3
Ploting  Google  map  posisi  menuju  ke  poin  referensi  3 ditunjukkan  pada  Gambar    8.  Jarak  yang  ditunjukkan  pada Google map 225,77m selisih 0,77m dari tampilan layar.

## Gambar 8 Titik koordinat menuju poin referensi 3

## D.  Data ke Poin Referensi 4
Jarak  terjauh  menuju  ke  poin  referensi  4  didapat  259m. Pada jarak 300m dari poin referensi 4 didapatkan jarak 225m
menuju ke poin referensi 3 karena posisinya lebih dekat. Pada penunjukan jarak 23m terdapat selisih 0,5m dari perhitungan. Pada  jarak  8m  ditampilkan  di  layar  didapatkan  hasil  11,3  m. Hal  ini  menunjukkan  pada  jarak  kurang  dari  10m  selisihnya semakin  besar.  Hasil  rekap  data  lengkap  ditunjukkan  pada Tabel 4.
Tabel 4 Data Pergerakan menuju ke Poin Referensi 4
Ploting  Google  map  posisi  menuju  ke  poin  referensi  4 ditunjukkan pada Gambar 9.

## Gambar 9 Titik koordinat menuju poin referensi 4
Posisi  yang  ditampilkan  pada  layar  LCD  seperti  ditunjukkan pada Gambar 10.

## Gambar 10 Tangkapan layar GPS
Hasil yang didapat pada pengambilan data ke poin referensi 1,  2,  3,  dan  4  serta  setelah  dibandingkan  dengan  hasil perhitungan didapatkan data yang hampir seragam untuk jarak maupun  baringan.  Tetapi  pada  jarak  50m  ke  bawah  selisih antara data yang tampil pada layar dan hasil perhitungan mulai besar.  Pada  jarak  kurang  dari  10m  selisih  jaraknya  menjadi lebih besar. Hal ini dikarenakan posisi fix satelit selalu berubah mengikuti kuat sinyal yang diterima.
Pada  aplikasi  di  kapal  nelayan  poin  referensi  yang  dibuat tadi dapat mewakili suatu tempat adanya bahaya navigasi atau dapat  digunakan  untuk  penanda  tempat  yang  banyak  ikan, maupun tempat tertentu. Data yang dihasilkan oleh GPS sudah
cukup baik akurasinya. Jika mendekati suatu poin yang sudah diprogram pada jarak krang dari 300m  maka lampu indikator akan  menyala.  Pada  layar  juga  akan  menunjukkan  jarak  dan baringan.

## V. K ESIMPULAN
Pengujian  dan  pengambilan  data  menggunakan  rancangan GPS telah dilakukan. Hasilnya dapat disimpulkan bahwa:
1.   Rancangan GPS dapat menampilkan posisi secara real time dan  disajikan  pada  layar  LCD  2004.  Posisi  yang ditampilkan  dalam  format  DMS  sehingga  memudahkan pelaut dalam membaca posisi.
2.   Pada penelitian ditentukan 4  poin sebagai referensi,  hasil pengujian  dapat  menunjukkan  jarak  ke  poin  referensi terdekat serta baringannya. Pada jarak lebih dari 300m jarak dan baringan terdekat tidak ditampilkan.
3.   Penanda  yang  digunakan  menggunakan  LED.  LED  akan berkedip  jika  jarak  kurang  dari  300m  ke  poin  referensi terdekat didapatkan. Lampu LED dapat diganti menggunakan buzzer jika diperukan.
Pengambangan  kedepan  dengan  mengabungkan  peta  laut elektronik  menjadi  satu  sehingga  memudahkan  dalam membaca posisi.

## VI. U CAPAN T ERIMAKASIH
Penelitian  ini  dibiayai  oleh  DIPA  Politeknik  Maritim  Negeri Indonesia tahun anggaran 2021

## REFERENSI
[1] Shafiyyah,  P.  Pangaribuan,  and  A.  Rusdinar, “Perancangan  dan  Implementasi  Prototype  Sistem Monitoring  Posisi  Perahu  Nelayan  di  Perairan  Laut Menggunakan  Sistem  GPS  Berbasis  Arduino  dengan Metoda Kalman Filter,” in e-Proceeding of Engineering , 2016, vol. 3, no. 3, pp. 4097–4102.
[2] P.  E.  Ceruzzi, GPS .  London,  England:  Massachusetts Institute of Technology, 2018.
[3] M.  P.  R.  Indonesia, Alur-Pelayaran  di  Laut  dan Bangunan  dan/atau  Instalasi  di  Perairan .  Indonesia, 2016.
[4] R.  J.  Sweet, GPS  for  Mariners .  The  McGraw_Hill Companies, 2003.
[5] Yulius  and  H.  L.  Salim,  “APLIKASI  GPS  DALAM PENENTUAN  POSISI  PULAU  DI  TENGAH  LAUT BERDASARKAN  METODE  TOPONIMI  (STUDI KASUS PULAU  MOROTAI DAN  SEKITARNYA),” in Seminar Nasional Pemberdayaan Informasi Geospatial  untuk  Optimalisasi  otonomi  daerah  2013 , 2013, pp. 104–108.
[6] A. Z. ; Arfianto et al. , “Perangkat Informasi Dini Batas Wilayah Perairan Indonesia Untuk Nelayan Tradisional
Berbasis  Arduino  Dan  Modul  Gps  Neo-6M,” Joutica , vol. 3, no. 2, pp. 163–167, 2018.
[7] L.  M.  Engineers,  “Interface  ublox  NEO-6M  GPS Module  with  Arduino,”  2021.  [Online].  Available: https://lastminuteengineers.com/neo6m-gps-arduino- tutorial/.
[8] Y.  Yulianto,  R.  Ramadiani,  and  A.  H.  Kridalaksana, “Penerapan Formula Haversine Pada Sistem Informasi
Geografis  Pencarian  Jarak  Terdekat  Lokasi  Lapangan Futsal,” Inform. Mulawarman J. Ilm. Ilmu Komput. , vol. 13, no. 1, p. 14, 2018.
[9] U-blox, NEO-6 u-blox 6 GPS Modules . 2011.
[10] P. R. Manual, “Arduino ® UNO R3.” pp. 1–13, 2021.