Vol. 12 No. 2, pISSN: 2303-0577 eISSN: 2830-7062                http://dx.doi.org/10.23960/jitet.v12i2.4195

## RANCANG BANGUN DATALOGGER PADA UNMANNED SURFACE VEHICLE UNTUK MONITORING POSISI DAN HEADING KAPAL BERBASIS INTERNET OF THINGS
Setyawan Ajie Sukarno 1* , Ridwan 2 1,2,3,4 Politeknik Manufaktur Bandung; Jl. Kanayakan no.21, Bandung; +62-22-2500241

## 1. PENDAHULUAN
Di  era  ini,  perkembangan  teknologi  yang menerapkan  ilmu  elektronika  dan  sistem kendali  khususnya  mikrokontroler  semakin populer.  Dalam  pelayaran,  banyak  pekerjaan yang mengalami kesulitan dalam hal pengawasan  dan  pengamatan  pekerjaan  [1]. Selain  itu,  Indonesia  dengan  luas  laut  hampir dua  pertiga  dari  luas  daratannya,  menjadi perhatian khusus Presiden Joko Widodo untuk menegakkan kedaulatan maritim Negara Kesatuan Republik Indonesia (NKRI) [2].
Dalam beberapa tahun terakhir, penggunaan wahana tanpa awak telah menjadi solusi untuk banyak permasalahn-permasalahn sipil [3], dan aplikasinya  telah  digunakan  dalam  beberapa aspek  kegiatan  baik  dalam  bidang  pertahanan, pertanian,  logistic,  SAR  dan  geomatika  [4]. Salah  satu  aplikasi  wahana  tanpa  awak penerapan  Unmanned  Survey  Vehicle  (USV) telah  meningkat  di  bidang  oseanografi  [5][6], meteorologi, aplikasi militer, pertanian [7] dan komersial,  sehingga  USV  memiliki  prospek yang baik untuk masa depan. USV merupakan salah  satu  bentuk  penerapan  teknologi  sistem
Riwayat artikel:
Received: 14 Maret 2024 Accepted: 30 Maret 2024 Published: 2 April  2024

## Keywords:
USV, Autopilot, Navigasi, GPS, Arduino, Kompas.
Corespondent Email: ajie@ae.polman-bandung.ac.id
Abstrak. Dengan  meningkatnya  minat  dunia  dalam  masalah  komersial, ilmiah  dan  militer  yang  berkaitan  dengan  laut  dan  perairan  dangkal,  telah terjadi  peningkatan  permintaan  untuk  pengembangan  kendaraan  permukaan tak  berawak  (Unmanned  Surface  Vehicle  -  USV)  dengan  kemampuan pemandu,  navigasi,  dan  kontrol  yang  canggih.  Oleh  karena  itu  kita membutuhkan  sebuah  perangkat  yang  praktis  dan  mudah  dibawa  kemana- mana. MEMS (Micro Electro Mechanical System), GPS, dan giroskop adalah contoh  teknologi  yang  berguna  dan  praktis  untuk  digunakan.  Berdasarkan kondisi tersebut, dirancang sistem kendali Unmanned Survey Vechile (USV) yaitu sebuah kapal tanpa awak yang dapat menentukan rute pergerakan kapal secara otomatis dengan bantuan sensor GPS. Komponen utama dari sistem ini adalah sensor GPS, Arduino, dan sensor kompas.
Abstract. The increase of worldwide interest in commercial, scientific and military  issues  related  to  the  sea  and  shallow  waters,  there  has  been  an increasing demand for the development of unmanned surface vehicles (USV) with advanced guidance, navigation and control capabilities. Therefore, we need a device that is practical and easy to carry everywhere. MEMS (Micro Electro  Mechanical  System),  GPS,  and  gyroscope  are  examples  of technologies that are useful and practical to use. Based on these conditions, this  Unmanned  Survey  Vehicle  (USV)  control  system  is  designed  i.e.  an unmanned ship that can determine the route of movement ship automatically with the help of GPS sensors. The main components of this system are GPS sensors, Arduino, and compass sensors.
kemudi otomatis atau autopilot pada kendaraan laut  [8][9].  Autopilot  adalah  sistem  yang digunakan untuk mengontrol lintasan pesawat, kapal  atau  pesawat  ruang  angkasa  tanpa memerlukan kontrol manual yang konstan oleh operator manusia. Autopilot tidak menggantikan  operator  manusia.  Sebaliknya, autopilot  membantu  operator  mengendalikan kendaraan,  memungkinkan  operator  untuk fokus  pada  aspek  operasi  yang  lebih  luas (misalnya  pemantauan  lintasan,  cuaca  dan sistem on-board) [10][11][12].
Kinerja navigasi dengan metode tradisional (menggunakan kapal berawak) di perairan yang sangat dangkal, yaitu danau, sungai dan pantai dengan kedalaman kurang dari 1 m, seringkali sulit atau, dalam banyak kasus, tidak mungkin karena berbagai masalah karena manuver kapal yang aman. Untuk alasan ini, penggunaan kapal permukaan  tak  berawak  hidrografi  draft dangkal (USV) tampaknya memberikan metode alternatif  yang  menjanjikan  untuk  melakukan navigasi tersebut [13][14].
Penelitian ini berfokus pada rancang bangun autopilot  pada  USV  dengan  menggunakan mikrokontroler.  Mikrokontroller  telah  banyak dipakai  dalam  aplikasi  USV  [15],  namun kebanyakan  berfungsi  sebagai  tools  pembaca data saja. Dalam penelitian ini, mikrokontroler menjalankan  sistem  autopilot  dengan  integrasi GPS (Global Positioning System) (Specht dkk., 2017)  dan  akuisisi  data  sensor  GY-521/MPU 6050 menggunakan ESP 8266 hingga ThingSpeak  untuk  memperkirakan  orientasi sudut  suatu  objek  dan  dapat  dipantau  di  cloud [16].

## 2. TINJAUAN PUSTAKA

## 2.1. Unmanned Surface Vehicle (USV)
Gambar 1. Ilustrasi USV Untuk Komersial
Kendaraan  permukaan  tak  berawak  (USV) juga  dikenal  sebagai  kapal  permukaan  tak berawak  (USV)  atau  (dalam  beberapa  kasus) kendaraan  permukaan  otonom  (ASV),  atau kapal  drone  sehari-hari)  adalah  kapal  yang beroperasi  di  permukaan  air  tanpa  awak  [17]. Permukaan air yaitu permukaan air yang berada pada zona epipelagic secara teknis meliputi 200 meter diatas permukaan laut [18]. Kapal tanpa awak  tidak  hanya  digunakan  sebagai  kapal militer,  melainkan  dapat  digunakan  sebagai kapal  riset,  survei,  inspeksi  keadaan  sekitar sungai,  survei  seismik,  operasi  pembuatan detail desain Unmanned Surface Vehicle (USV) untuk penyelamatan, dan masih banyak lainnya. Kapal  biasa  yang  menavigasi  di  atas  air, pendorong khusus yang mengubah arah dorong yang dihasilkan dan memberikan daya belok ke kapal (seperti baling-baling Voithsider, baling- baling sekrup ayun, dll. Pada saat ini, Indonesia merupakan  salah  satu  negara  yang  sedang banyak melakukan penelitian mengenai Unmanned  Surface  Vehicle  (USV).  Baik  dari segi  elektronik  maupun  dari  segi  bentuk maupun pelengkap kapal tersebut.

## 2.2. Internet of Things (IoT)

## Gambar 2. Ilustrasi IoT
Internet  of  Things  adalah  gagasan  umum tentang  sesuatu,  terutama  benda  sehari-hari, yang  dapat  dibaca,  dikenali,  ditemukan, dialamatkan  melalui  perangkat  penginderaan informasi  dan/atau  dapat  dikontrol  melalui Internet, terlepas dari sarana komunikasi (baik melalui  RFID,  LAN  nirkabel,  jaringan  area luas,  atau  cara  lain).  Objek  sehari-hari  tidak hanya mencakup perangkat elektronik yang kita temui atau produk dari perkembangan teknologi
yang  lebih  tinggi  seperti  kendaraan  dan peralatan,  tetapi  juga  hal-hal  yang  biasanya tidak kita anggap sebagai elektronik sama sekali -  seperti  makanan,  pakaian,  kursi,  hewan, pohon, air, dan lain-lain.

## 2.3. Global Positioning System (GPS)
GPS adalah sistem navigasi yang menggunakan  satelit  yang  didesain  agar  dapat menyediakan  posisi  secara  instan,  kecepatan dan informasi waktu di hampir semua tempat di muka  bumi  [20].  Bagian  yang  paling  penting dalam  sistem  navigasi  GPS  adalah  beberapa satelit  yang  berada  di  orbit  bumi  atau  yang sering kita sebut di ruang angkasa. Satelit GPS saat ini berjumlah 24 unit yang semuanya dapat memancarkan  sinyal  ke  bumi  yang  lalu  dapat ditangkap  oleh  alat  penerima  sinyal  tersebut atau  GPS  Tracker.  Selain  satelit  terdapat  2 sistem lain yang saling berhubungan, sehingga jadilah  3  bagian  penting  dalam  sistem  GPS. Ketiga bagian tersebut terdiri dari: GPS Control Segment  (Bagian  Kontrol),  GPS  Space Segment  (bagian  angkasa),  dan  GPS  User Segment (bagian pengguna).

## Gambar 3. Ilustrasi Cara Kerja GPS

## 2.4. Latitude dan Longitude
Latitude  disebut  juga  garis  lintang.  Garis lintang merupakan garis vertikal yang mengukur sudut antara suatu titik dengan garis katulistiwa.  Titik  di  utara  garis  khatulistiwa dinamakan  lintang  utara,  sedangkan  titik  di selatan khatulistiwa dinamakan lintang selatan. Longitude disebut juga garis bujur. Garis bujur yaitu  garis  horizontal  yang  mengukur  sudut antara  sutu  titik  dengan  titik  nol  bumi,  yaitu Greenwich  di  London,  Britania  Raya  yang merupakan  titik  00  atau  3600  yang  diterima
secara  internasional.  Titik  di  barat  bujur  00 dinamakan bujur barat, sedangkan titik di timur 3600 dinamakan bujur timur.
Gambar 4. Ilustrasi Latitude dan Longitude

## 2.5. Heading
Gambar 5. Ilustrasi Heading pada Kapal.
Heading  adalah  arah  yang  dituju  oleh kendaraan  atau  kapal  pada  saat  tertentu.  Ini dinyatakan sebagai jarak sudut relatif ke utara, biasanya  000°  di  utara,  searah  jarum  jam melalui  359°,  dalam  derajat  baik  arah sebenarnya,  magnet,  atau  kompas.  Ini  adalah nilai  yang  terus  berubah  saat  kapal  bergerak maju  mundur  melintasi  jalur  karena  efek gabungan  dari  laut,  angin,  dan  kesalahan kemudi.  Misalnya,  di  atas  kapal  juru  mudi mungkin  mencoba  mengarahkan  arah  180°, tetapi  arahnya  satu  saat  adalah  188°  dan  saat berikutnya  adalah  074°,  Sudutnya   tetap  180°. Biasanya,  penentuan  heading  adalah  tugas IMU. Namun, hanya IMU terbaik yang mampu melakukannya  dengan  baik  pada  kecepatan rendah.

## 2.6. Deklinasi Magnetik
Karena kutub magnet bumi tidak bertepatan dengan kutub geografis dan karena
ketidakteraturan lain dari medan magnet bumi, komponen  horizontal  medan  magnet  pada posisi tertentu, yang disebut meridian magnetik, Biasanya  membentuk  sudut  dengan  meridian geografis  lokal.  Sudut  ini  disebut  deklinasi magnetik  atau,  dalam  istilah  pelaut  bahasa, variasi  magnetis.  Dengan  demikian,  jarum kompas  magnetik,  menyelaraskan  dirinya dengan  magnet  lokal  meridian,  tidak  secara tepat menunjukkan arah utara yang sebenarnya.
Gambar 6. Ilustrasi Deklinasi Magnetik.

## 2.7. Inertial Measurement Unit (IMU)

## Gambar 7. Ilustrasi IMU
Inertial
Measurement
Unit (IMU)
merupakan  alat  yang  memanfaatkan  sistem pengukuran seperti gyroskop dan akselerometer untuk memperkirakan posisi relatif, kecepatan, dan akselerasi dari gerakan motor. IMU adalah bagian  dari  navigasi  system  yang  dikenal sebagai  Inertial  Navigation  System  atau  INS. Pertama  kali  didemonstrasikan  oleh  C.S. Draper  tahun  1949,  IMU  menjadi  komponen navigasi umum dari bidang dan kapal [21].

## 2.8. Komunikasi I2C
Inter-Integrated  Circuit  atau  yang  biasa dikenal dengan sebutan I2C merupakan sebuah sistem untuk mengirim dan menerima informasi antara  dua  perangkat  atau  lebih  yang menggunakan  2  jalur  yang  disebut  dengan sistem  bus.  Bus  I2C  merupakan  bus  serial
bidirectional  (dua  arah)  yang  berfungsi  untuk membawa data antar IC. Protokol I2C ini terdiri dari dua jalur sinyal yaitu jalur SDA dan jalur SCL, dimana SDA merupakan jalur untuk Data dan  SCL  merupakan  jalur  untuk  Clock  atau digunakan untuk mensinkronisasi transfer data pada jalur I2C. Kedua jalur ini digunakan untuk berkomunikasi  antar  perangkat  dan  bersifat open drain yang berarti Integrated Circuit (IC) yang  digunakan  dapat  membuat  keluarannya LOW, tetapi tidak dapat membuat keluarannya menjadi HIGH. Maka dari itu dibutuhkan pull – up  resistor  dan  menghubungkannya  dengan daya masukan 5V untuk membuat keluarannya menjadi HIGH. Resistansi dari pull – up resistor yang dapat digunakan berkisar dari 1kΩ sampai dengan  47KΩ  (besar  resistansi  tidak  menjadi masalah).  Implementasi  dari  I2C  dapat  dilihat pada gambar 8 dibawah ini.
Gambar 8. Implementasi Jalur I2C.

## 2.9. Sensor Kompas HMC5883L
Gambar 9. Sensor Kompas HMC5883L
HMC5883L  adalah  sebuah  sensor  yang digunakan untuk menunjukkan arah mata angin, atau  bisa  juga  disebut  sebagai  kompas  digital. Sensor  ini  menggunakan  komponen  utama berupa  IC  HMC5883L  yang  merupakan  IC kompas  digital  3  axis  yang  memiliki  interface berupa 2 pin I2C. HMC5883L memiliki sensor magneto-resistive HMC118X series ber- resolusi tinggi, ditambah ASIC dengan konten
amplification,  automatic  degaussing  strap driver, offset cancellation dan 12 bit ADC yang memungkinkan keakuratan kompas mencapat 1 sampai  2  derajat.  Modul  ini  biasa  digunakan untuk  keperluan  sistem  navigasi  otomatis, mobile phone, netbook dan perangkat navigasi personal. Modul ini memiliki 5 pin, diantaranya adalah VCC, Gnd, SDA, SCL, dan DRDY [22].

## 2.10. GPS U-blox Neo 6M

## Gambar 10. Sensor GPS U-blox Neo 6M
Modul  ini  dapat  melacak  hingga  22  satelit pada  50  saluran  dan  mencapai  tingkat sensitivitas tertinggi di industri yaitu pelacakan -161  dB,  sementara  hanya  menggunakan  arus suplai 45mA. Tidak seperti modul GPS lainnya, ia dapat melakukan pembaruan lokasi hingga 5 detik  dengan  akurasi  posisi  Horizontal  2.5m. Mesin  pemosisian  u-blox  6  juga  menawarkan Time-To-First-Fix  (TTFF)  di  bawah  1  detik. Salah satu fitur terbaik yang disediakan chip ini adalah  Power  Save  Mode  (PSM).  Hal  ini memungkinkan  pengurangan  konsumsi  daya sistem  dengan  secara  selektif  mengalihkan bagian  penerima  ON  dan  OFF.  Ini  secara dramatis  mengurangi  konsumsi  daya  modul menjadi  hanya  11mA  sehingga  cocok  untuk aplikasi  sensitif  daya  seperti  jam  tangan  GPS. Pin data yang diperlukan dari chip GPS NEO- 6M  dipecah  menjadi  header  pitch  0,1″.  Ini termasuk pin yang diperlukan untuk komunikasi  dengan  mikrokontroler  melalui UART.  Modul  ini  mendukung  baud  rate  dari 4800bps  hingga  230400bps  dengan  baud default 9600 [23].

## 2.11. ESP8266
ESP8266  adalah  microchip  Wi-Fi  dengan stack TCP/IP penuh dan kemampuan mikrokontroler,  diproduksi  oleh  Espressif Systems  di  Shanghai,  Cina.  Chip  ini  pertama kali  menjadi  perhatian  pembuat  Barat  pada Agustus  2014  dengan  modul  ESP-01,  yang dibuat  oleh  pabrikan  pihak  ketiga  Ai-Thinker. Modul kecil ini memungkinkan mikrokontroler terhubung  ke  jaringan  Wi-Fi  dan  membuat koneksi  TCP/IP  sederhana  menggunakan perintah  gaya  Hayes.  Namun,  pada  awalnya, hampir  tidak  ada  dokumentasi  berbahasa Inggris pada chip dan perintah yang diterimanya.  Harga  yang  sangat  rendah  dan fakta  bahwa  hanya  ada  sedikit  komponen eksternal  pada  modul,  yang  menunjukkan bahwa  volumenya  pada  akhirnya  bisa  sangat murah, menarik banyak peretas untuk menjelajahi modul, chip, dan perangkat lunak di dalamnya, serta untuk menerjemahkan dokumentasi  bahasa  Mandarin.  ESP8285 adalah  ESP8266  dengan  1  MiB  flash  built-in, memungkinkan  pembuatan  perangkat  chip tunggal yang mampu terhubung ke Wi-Fi.
Gambar 11. ESP8266

## 2.12. ThingSpeak
ThingSpeak adalah aplikasi dan API Internet of  Things  (IoT)  sumber  terbuka  untuk menyimpan dan mengambil data dari berbagai hal  menggunakan  protokol  HTTP  dan  MQTT melalui  Internet  atau  melalui  Jaringan  Area Lokal. ThingSpeak memungkinkan pembuatan aplikasi  pencatatan  sensor,  aplikasi  pelacakan lokasi, dan jejaring sosial berbagai hal dengan pembaruan status.

## 3. METODE PENELITIAN

## 3.1. Gambaran Umum Sistem
Penelitian  ini  menghasilkan  sistem  kendali autopilot  pada  USV.  Pengguna  menekan tombol  start  secara  manual  atau menggunakan remote  control  untuk  memulai  penangkapan koordinat oleh GPS dan setelah itu USV dapat dioperasikan.  Kemudian  data  dari  sensor  gyro dapat  diakses  melalui  Thingspeak  dengan syarat  ESP  8266  terhubung  dengan  internet. Gambar  12  menunjukkan  gambaran  arsitektur pembuatan  autopilot  pada  kendaraan  survei tanpa awak berbasis mikrokontroler yang akan dibuat.
Gambar 12. Gambaran Umum Sistem.
Pada  sistem  autopilot  ini,  ketika  autopilot menyala,  dalam  hitungan  detik  GPS  akan memperoleh  posisi,  kecepatan  dan  arah  kapal serta  mampu  mempertahankan  arah  (rute). Sistem  kemudi  yang  menggunakan  thruster yang  biasanya  digerakkan  oleh  nahkoda,  kini dikendalikan oleh Autopilot melalui driver ESC yang terhubung ke thruster.
Dalam merancang pemrograman
mikrokontroler,  penulis  menggunakan  metode waterfall sebagai metode perancangan perangkat lunak. Gambar 13 berikut merupakan tahapan-tahapan pengaplikasian metode waterfall .
Gambar 13. Skema Metode Penelitian Waterfall
Pada  gambar  13  diatas  terdapat  skema langkah kerja dari metode penelitian Waterfall ini. Secara keseluruhan langkah kerja terdapat 5 tahapan. Tahapan pertama yaitu mendefinisikan tugas  dan  tuntutan.  Tahapan  ini  dilakukan dengan  mengumpulkan  data  kebutuhan  dari membaca  penelitian  terdahulu  untuk  sistem. Tahapan kedua yaitu merancang sebuah sistem untuk  menyelesaikan  kebutuhan  yang  ada. Tahapan  ketiga  yaitu  implementasi  dan pengetesan dari setiap sistem yang telah dibuat. Tahapan  keempat  yaitu  integrasi  dari  setiap sistem  yang  telah  diuji,  tahapan  ini  untuk memastikan  sistem  sudah  memenuhi  semua persyaratan  yang  ada.  Tahapan  kelima  yaitu operasikan  dan  perawatan,  perangkat  lunak yang  sudah  diluncurkan  dioperasikan  pada kapal dan membutuhkan sebuah perawatan baik karena  kesalahan  sistem  atau  karena  terdapat kebutuhan baru. Tuntutan dalam setiap tahapan yang dimaksud diatas dapat dilihat pada tabel 1 berikut.
Tabel 1. Tuntutan dalam tahapan waterfall No Tahapan Tuntutan 1 Requirements Definition Sistem yang dibutuhkan, seperti: Komunikasi data,  mengetahui  posisi kapal  ketika  bergerak dan  datalogging  posisi kapal 2 Design System • Merancang sistem komunikasi  data  yang akan digunakan • Merancang sistem monitoring  yang  akan digunakan • Merancang sistem datalogging yang akan digunakan 3 Implementation and Unit Testing • Pengujian sistem komunikasi  data  yang telah dirancang • Pengujian sistem monitoring  yang  telah dirancang • Pengujian sistem datalogging yang telah dirancang 4 Integration and System Testing Penggabungan  seluruh sub  sistem  yang  telah diuji pada tahap sebelumnya 5 Operation and Maintenance Proses pengambilan data
Dalam  tahap Requirements  Definition , dibutuhkan informasi-informasi mengenai sistem yang dibutuhkan. Untuk mengumpulkan informasi tersebut dilakukan dengan membaca studi  penelitian  terdahulu.  Pada  tahap Design System , perancangan sistem dibuat berdasarkan analisa kebutuhan sistem pada tahap Requirements Definition . Pada tahap Implementation  and  Unit  Testing,  dilakukan beberapa pengujian seperti: pengujian komunikasi  data  dan  pengujian  pembacaan sensor-sensor.  Pada  tahap  Integration  and System  Testing,  dilakukan  pengujian  pada beberapa  pembacaan  sensor-sensor,  seperti Kompas  dan  GPS.  Dan  pada  tahap  terakhir, dilakukan  pengecekan  data  pada  platform ThingSpeak dan juga data pada datalogger.

## 3.2. Diagram Alir Sistem
Gambar 14. Diagram Alir Sistem.
Sistem  kerja  pemantauan  diawali  dengan menginisial ESP8266. Apabila terjadi koneksi, maka  Arduino  IDE  menampilkan  serial  print: connecting    to  ssid,    dan  bila    tidak    maka
kembali    ke  inisialisasi  ESP8266.  Kemudian sensor  kompas  dan  GPS  di  inisialisasi  maka data  heading  dan  koordinat  akan  terkirim  ke ThingSpeak  yang  kemudian  menampilkan informasi data heading dan koordinat.
Gambar 15. Komunikasi Data.
Gambar  15  diatas  merupakan  kebutuhan untuk  mengirim  data  sensor  kompas  dan  GPS yang  dikirim  dari  pengguna  menggunakan Arduino  IDE.  Komunikasi  data  dari  pengguna ke  Access  Point  menggunakan  protokol TCP/IP,  dimana  komunikasi  ini  harus  saling terkoneksi menggunakan alamat IP. Kemudian data  yang  diterima  di  publikasikan  ke ThingSpeak.

## 3.3. Diagram Alir Sistem Perangkat Lunak
Gambar 16. Diagram Alir Sistem Perangkat Lunak.
Perancangan  perangkat  lunak  pada  aplikasi ini  bertujuan  untuk  mengirimkan  data  yang diterima dari sensor kompas dan sensor GPS ke server  yang  telah  ditentukan.  Servernya  ialah server  ThingSpeak.  ESP8266  melakukan pembacaan  data  yang  dikirimkan  oleh  sensor kompas  yang  terhubung  pada  pin  digital. Inisialisasi komunikasi serial dilakukan dengan menggunakan  baud  rate  sebesar  115200bps. Ketika  inisialisasi  berhasil  maka  selanjutnya mengaktifkan library sensor kompas.

## 3.4. Perancangan Perangkat Keras
Kebutuhan  Hardware  Mikrokontoler  ESP
8266  ESP  8266  yang  tertanam  dalam
NodeMCU  yang  merupakan  sebuah  open source  platform  IoT  dan  pengembangan  kit untuk  membantu  pembuat  dalam  membuat prototype  produk  IoT  atau  bisa  dengan memakai sketch dengan arduino IDE. Pengembangan  Kit  ini  didasarkan  pada  modul ESP8266, yang mengintegrasikan GPIO, PWM (Pulse  Width  Modulation),  I2C,  1-Wire  dan ADC  (Analog  to  Digital  Converter)  semua dalam satu papan. Keunikan dari NodeMCU ini sendiri  yaitu  papannya  yang  berukuran  sangat kecil yaitu panjang 4,83cm, lebar 2,54cm, dan dengan berat 7 gram. Tapi walaupun ukurannya yang kecil, papan ini sudah dilengkapi dengan fitur  wifi  dan firmware -nya  yang  bersifat opensource .
Gambar 17. Rangkaian Skematik ESP8266 dengan Sensor Kompas
Pada gambar 17 diatas tampak bahwa sensor kompas  HMC5883L  menggunakan  I2C  untuk berkomunikasi  dengan  Arduino,  sehingga hanya dua kabel data dan dua kabel daya yang diperlukan untuk menghubungkannya.
Gambar 18. Rangkaian Skematik ESP8266 dengan Sensor GPS
Pada gambar 18 diatas tampak bahwa sensor GPS Ublox Neo 6M menggunakan komunikasi serial  USART  untuk  berkomunikasi  dengan NodeMCU,  sehingga  hanya  dua  kabel  data masing masing untuk menghubungkan RX dan TX dan dua kabel daya.

## 3.5. Pengaturan Server pada ThingSpeak
Gambar 19. Pembuatan Akun ThingSpeak.
Thingspeak  merupakan  server  Internet  of Things yang cukup diminati karena konfigurasinya  yang  mudah,  untuk  memulai Thingspeak  pertama-tama  kita  harus  membuat akun pada server tersebut dengan alamat email yang  kita  miliki.  Setelah  mendapat  akun  pada server tersebut, maka langkah selanjutnya ialah mengatur  dashboard  atau  tampilan  awalnya dengan  perangkat  kita  yang  akan  digunakan untuk  melakukan  pengiriman  data.  Gambar berikut  menunjukkan  halaman  ketika  kita memulai  menggunakan  Thingspeak,  dan  akan diarahkan  untuk  membuat  akun  jika  belum terdaftar sebagai pengguna Thingspeak.
Pada gambar 19 diatas, setelah akun selesai dibuat,  pada  tampilan  awal  Thingspeak  akan diarahkan  untuk  membuat  channel  untuk perangkat  yang  akan  kita  hubungkan  dengan server.  Gambar  20  dibawah  menunjukkan pembuatan  channel  yang  menggunakan  field sebagai  parameter  pengiriman  data  yang dikirimkan  melalui  Modul  WiFi  ESP8266 menggunakan HTTP POST.
Gambar 20. Pembuatan Channel pada ThingSpeak.
Pembuatan  channel  dilakukan  dengan melakukan pengaturan untuk membuat apakah channel  yang  akan  digunakan  bersifat  public atau  private.  Tujuan  pembuatan  ini  ialah membuat  hak  pengaksesan  terhadap  data  yang diolah.  Pada  tugas  akhir  ini  channel  dibuat public  supaya  dapat  diakses  oleh  server  lain untuk  melakukan  embbed  terhadap  grafik  dari Thingspeak.  Setelah  channel  berhasil  dibuat maka API (Application Programming Interface) Key akan otomatis tergenerate untuk dilakukan sebagai  penghubung  antara  Thingspeak  dan modul  WiFi.  Jika  ada  permasalahan  mengenai koneksi antara perangkat dengan API Key kita bisa melakukan generate ulang API Key. Pada
API Key terdapat write API Key dan Read API Key.  Yang  digunakan  dalam  sistem  ini  ialah write  API  Key,  karena  kita  akan  menuliskan data pada server.

## 4. HASIL DAN PEMBAHASAN

## 4.1. Pengujian Komunikasi Data
Pengujian komunikasi data dilakukan untuk mengetahui data komunikasi dari pengguna ke Access Point maupun ke ThingSpeak yang telah terkirim  dan  tujuan  penerimanya.  Pengguna mengirim  data  string  ke  Access  Point  melalui koneksi  TCP/IP,  kemudian  data  tersebut diteruskan ke ThingSpeak. Kemudian ThingSpeak  mengambil  data  string  yang  telah dipublikasikan di TCP/IP.
Gambar 21. Pengujian Konektivitas WiFi terhadap Akses Poin.
Pada Gambar 21 diatas, pengujian dilakukan pada  modul  WiFi  pada  ESP8266  yang terhubung  dengan  serial  monitor  untuk melakukan pengiriman data. Dari pengujian ini diperoleh  hasil  yang  baik  dengan  tidak  ada kesalahan pada saat melakukan koneksi.

## 4.2. Pengujian Pembacaan Kompas
Pengujian  dilakukan  untuk  menganalisis apakah  rancangan  sensor  kompas  yang  telah dibuat  sudah  sesuai  dari  target  percobaan. Sensor kompas digerakan ke 8 arah mata angin yaitu, utara, timur laut, timur, tenggara, selatan, barat daya, barat, dan barat laut.
Tabel 2 dibawah merupakan salah satu dari 8 hasil pengujian sensor kompas terhadap 8 arah mata  angin.  Tabel  2  menunjukkan  hasil pengujian sensor kompas menghadap timur laut dengan  penunjukkan  450.  Dapat  dilihat maksimum  selisih  derajat  sebesar  0.690, minimum  selisih  derajat  0.070  dan  rata-rata selisih derajat sebesar 0.10.

## Tabel 2. Hasil Pembacaan Sensor Kompas Arah Timur Laut
Ke Arah Mata Angin Penunjukan
Derajat Hasil Percobaan 1
Timur Laut 45 44.79 2 45.38 3 45.69 4 44.50 5 45.67 6 45.28 7 44.93 8 44.25 9 44.72 10 44.76 Maksimum selisih derajat 0.69 Minimum selisih derajat 0.07 Rata-rata selisih derajat 0.1

## 4.3. Pengujian Pembacaan GPS
Pengujian  dilakukan  untuk  menganalisis apakah rancangan sensor GPS yang telah dibuat sudah.  Untuk  menghitung  selisih  jarak digunakan  formula  haversin  pada  excel. Formula  ini  menghitung  jarak  terdekat  antara dua  titik  pada  permukaan  lengkung  dengan memanfaatkan nilai latitude dan longitude dari titik tersebut. Formula Haversin adalah sebagai berikut : a = sin²(Δφ/2) + cos φ1 ⋅ cos φ2 ⋅ sin²(Δλ/2) c = 2 ⋅ atan2( √a, √(1−a) ) d = R ⋅ c dimana φ adalah latitude, λ adalah longitude, R radius  bumi  (rerata  radius  =  6,371km)  dengan catatan,  untuk  bisa  menjalankan  fungsi trigonometeri, maka nilai sudutnya harus dalam radian.  Pada  pengujian  ini  dilakukan  di  dua lokasi  yang  berbeda.  Lokasi-lokasi  tersebut dapat  dilihat  pada  gambar  22  dan  gambar  23 dibawah ini.
Gambar 22. Lokasi 1 Pengetesan Sensor GPS di Gold Kost
Gambar 23. Lokasi 2 Pengetesan Sensor GPS di Gang Parabon Dago
Hasilnya pengujian pada lokasi diatas dapat dilihat pada Tabel 3 dan Tabel 4 dibawah ini.
Tabel 3. Hasil Pembacaan Sensor GPS di

## GOLD KOST
Data Ke
Koordinat GOLD KOST Data Sensor GPS Jarak
(meter)
Latitude Longitude
1
-6.87127, 197.61549 - 6.87126 197.61549 1.1 2 - 6.87126 197.61548 1.5 3 - 6.87126 197.61548 1.5 4 - 6.87126 197.61548 1.5 5 - 6.87126 197.61547 2.4 6 - 6.87126 197.61548 1.5
7 - 6.87127 197.61547 2.2 8 - 6.87127 197.61547 2.2 9 - 6.87127 197.61547 2.2 10 - 6.87127 197.61547 2.2 Minimum selisih jarak 1.1 Maksimum selisih jarak 2.4 Rata-rata selisih jarak 1.8
Pada  tabel  3  dilakukan  pengujian  sensor GPS di GOLD KOST dengan titik koordinat  - 6.87127,  197.61549.  Dapat  dilihat  maksimum selisih jarak sebesar 2.4 meter, minimum selisih jarak  1.1  meter  dan  rata-rata  selisih  jarak sebesar 1.8 meter.
Tabel 4. Hasil Pembacaan Sensor GPS di Gang

## Parabon
Data Ke Koordinat Gang Parabon Data Sensor GPS Jarak
(meter) Latitude Longitude
1
-6.87702,
107.61895 - 6.87703 107.61896
1.5 2 - 6.87703 107.61896 1.5
3
- 6.87703 107.61896 1.5 4 - 6.87703 107.61896 1.5 5 - 6.87702 107.61897 2.2
6
- 6.87702 107.61897 2.2 7 - 6.87702 107.61897 2.2 8 - 6.87702 107.61897 2.2 9 - 6.87702 107.61897 2.2 10 - 6.87702 107.61897 2.2
Minimum selisih jarak 1.5 Maksimum selisih jarak 2.2 Rata-rata selisih jarak 1.9
Pada  tabel  4,  dilakukan  pengujian  sensor GPS  di  gang  Parabon  dengan  titik  koordinat  - 6.87702,  107.61895.  Dapat  dilihat  maksimum selisih jarak sebesar 2.2 meter, minimum selisih jarak  1.5  meter  dan  rata-rata  selisih  jarak sebesar 1.9 meter.

## 4.4. Uji  Coba  Monitoring  Posisi  dan Heading USV
Pengujian  dilakukan  di  Situ  Ciburuy  untuk mengetahui  apakah  sensor  GPS  berfungsi dengan sesuai. Pada pengujian ini dilakukan 2 rute  pengujian  yang  berbeda  dan  telah ditentukan  waypointnya.  Pengujian  dilakukan dengan masing masing 3 putaran. Lokasi-lokasi tersebut  dapat  dilihat  pada  gambar  24  dan gambar 25 dibawah.
Gambar 24. Titik Tujuan Pertama Ujicoba Posisi dan Heading Kapal
Gambar 25. Titik Tujuan Kedua Ujicoba Posisi dan Heading Kapal
Dari  pengujian  pertama  ini,  ESP8266 mampu  mengirimkan  data  sensor  kompas  dan GPS  dari  USV  ke  ThingSpeak  dengan  baik,
data yang dikirimkan berupa heading, longitude  dan  latitude.  Data  yang  diterima ditampilkan pada tabel 5, 6 dan 7.
Tabel 5. Hasil Pengujian Rute Satu Pada

## Putaran Pertama
Titik Tujuan
Target Waypoint Pembacaan Pada GPS Pembacaan Kompas
per rerata 5 data Latitude Longitude Latitude Longitude Heading WP 1 -6.83100 107.47047 -6.83101 107.47047 273 WP 2 -6.83099 107.47002 -6.83101 107.47003 177 WP 3 -6.83123 107.47000 -6.83125 107.47002 89 WP 4 -6.83121 107.47046 -6.83122 107.47047 359 Rata-rata selisih jarak 2.2 Rata-rata selisih derajat 2 Tabel 6. Hasil Pengujian Rute Satu Pada Putaran Kedua Titik Tujuan Target Waypoint Pembacaan Pada GPS Pembacaan Kompas per rerata 5 data Latitude Longitude Latitude Longitude Heading WP 1 -6.83100 107.47047 -6.83099 107.47046 268 WP 2 -6.83099 107.47002 -6.83098 107.47002 182 WP 3 -6.83123 107.47000 -6.83124 107.47001 91 WP 4 -6.83121 107.47046 -6.83120 107.47045 358 Rata-rata selisih jarak 2.07 Rata-rata selisih derajat 1.5 Tabel 7. Hasil Pengujian Rute Satu Pada Putaran Ketiga Titik Tujuan Target Waypoint Pembacaan Pada GPS Pembacaan Kompas per rerata 5 data Latitude Longitude Latitude Longitude Heading WP 1 -6.83100 107.47047 -6.83101 107.47047 273 WP 2 -6.83099 107.47002 -6.83103 107.47003 177 WP 3 -6.83123 107.47000 -6.83125 107.47003 92 WP 4 -6.83121 107.47046 -6.83122 107.47047 358 Rata-rata selisih jarak 2.8 Rata-rata selisih derajat 2.5
Dari  hasil  pengujian  pertama  dapat  dilihat rata-rata selisih jarak sebesar 2.5 meter dan rata- rata selisih derajat sebesar 2 derajat.
Dari  pengujian  kedua,  ESP8266  mampu mengirimkan data sensor kompas dan GPS dari USV  ke  ThingSpeak  dengan  baik,  data  yang dikirimkan  berupa  heading,  longitude  dan latitude.  Data  yang  diterima  ditampilkan  pada tabel 8, 9 dan 10.

## Tabel 8. Hasil Pengujian Rute Dua Pada Putaran Pertama
Titik Tujuan Target Waypoint Pembacaan Pada GPS Pembacaan Kompas
per rerata 5 data Latitude Longitude Latitude Longitude Heading WP 1 -6.83109 107.47025 -6.83109 107.47026 226 WP 2 -6.83119 107.47000 -6.83120 107.47001 183 WP 3 -6.83128 107.47002 -6.83127 107.47003 132 WP 4 -6.83119 107.47026 -6.83118 107.47027 271 Rata-rata selisih jarak 1.45 Rata-rata selisih derajat 1.75 Tabel 9. Hasil Pengujian Rute Satu Pada Putaran Kedua Titik Tujuan
Target Waypoint Pembacaan Pada GPS Pembacaan Kompas per rerata 5
data Latitude Longitude Latitude Longitude Heading WP 1 -6.83109 107.47025 -6.83107 107.47023 227 WP 2 -6.83119 107.47000 -6.83120 107.47001 183 WP 3 -6.83128 107.47002 -6.83126 107.47002 138 WP 4 -6.83119 107.47026 -6.83118 107.47025 267 Rata-rata selisih jarak 2.12 Rata-rata selisih derajat 2.5 Tabel 10. Hasil Pengujian Rute Satu Pada Putaran Ketiga Titik Tujuan
Target Waypoint Pembacaan Pada GPS Pembacaan Kompas per rerata 5
data Latitude Longitude Latitude Longitude Heading WP 1 -6.83109 107.47025 -6.83111 107.47027 227 WP 2 -6.83119 107.47000 -6.83120 107.47002 181 WP 3 -6.83128 107.47002 -6.83126 107.47004 138 WP 4 -6.83119 107.47026 -6.83120 107.47028 273 Rata-rata selisih jarak 2.8 Rata-rata selisih derajat 2.25
Dari hasil pengujian kedua dapat dilihat rata- rata  selisih  jarak  sebesar  2.12  meter  dan  rata- rata selisih derajat sebesar 2.16 derajat.

## 4.5. Pengujian Pada Server ThingSpeak
Pengujian  ini  dilakukan  untuk  menguji apakah  server  yang  menangani  data  maupun notifikasi berjalan dengan baik, pada gambar 26 dapat  dlihat  tampilan  yang  menunjukkan tampilan  server  lokal  yang  berasal  dari ThingSpeak.  Hasil  pengujian  menunjukkan bahwa server berjalan dengan baik.

## Gambar 26. Tampilan Data Pada ThingSpeak

## 5. KESIMPULAN

## 5.1. Kesimpulan
Berdasarkan  hasil  pengujian  yang  telah dilakukan  pada  sistem  datalogging  pada unmanned  surface  vehicle  untuk  monitoring posisi  dan  heading  kapal  berbasis  internet  of things dan selama proses penyusuan karya tulis ini, dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut:
1.  Komunikasi  data  yang  digunakan  untuk koneksi  dari  pengguna  ke  Access  Point menggunakan komunikasi serial I2C dan koneksi dari Access Point ke ThingSpeak menggunakan protokol TCP/IP.
2.  Metode pembacaan kompas pada 8 arah mata  angin  adalah  metode  untuk mendapatkan data sensor kompas.
3.  Untuk  mengetahui  posisi  gerak  kapal menggunakan  metode  GPS  Tracking menuju  Waypoint  lalu  mengolah  data tersebut menjadi data posisi latitude dan longitude.
4.  Hasil  pengujian  pembacaan  sensor kompas  memiliki  selisih  maksimum derajat  sebesar  2.860,  minimum  selisih derajat  sebesar  00  dan  rata-rata  selisih derajat sebesar 1.090.
5.  Hasil  pengujian  pembacaan  sensor  GPS memiliki selisih maksimum jarak sebesar 2.8 meter, minimum selisih jarak sebesar 1.1  meter,  dan  rata-rata  selisih  jarak sebesar 2.14 meter.
6.  Hasil pengujian webserver dan datalogger ThingSpeak
dapat menampilkan data dan menyimpan data.

## 5.2. Saran
Berikut  saran  yang  penulis  paparkan  agar berguna  untuk  pengembangan  topik  penelitian ini nantinya, yaitu: 1.  Monitoring menggunakan software android pada smartphone agar monitoring  dapat  dilakukan  dengan fleksibel.
2.  Menggunakan  sensor  GPS  yang  lebih canggih  lagi  supaya  bisa  meningkatkan keakuratan titik koordinat yang dituju.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis  mengucapkan  terima  kasih  kepada pihak-pihak  terkait  yang  telah  memberi dukungan  terhadap  penelitian  ini.  ( The  author would like to thank the related parties who have provided support for this research. )

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Arfianto,  A. Z., Rahmat,  M. B.,  Dhiyavia, F., Santoso, T. B., Gunantara, N., Supriyanto, E., Ardhana, V. Y. P. “Autopilot Unmanned Smart Boat  Vehicle  (AUSV)  Communication  with LoRa  RFM95”.  International  Journal  on Informatics Visualization, vol. 4, no. 4, p. 219– 224, 2020.
[2] Ramadhan,  F.  “Pembuatan  Detail  Desain Unmanned  Surface  Vehicle  (USV)  untuk Monitoring  Wilayah  Perairan  Indonesia”, Jurnal Teknik ITS Vol. 6, No. 2, 2017.
[3] Sukarno,  S.  A.,  Atitallah,  R.B.  &  Djemai,  M. “Approximation Algorithm for 3-Dimensional Vehicle  Routing  Problem  for  Fleet  of  Multi- Agents”. 2018 6th International Conference on Control Engineering & Information Technology (CEIT), Istanbul, Turkey, pp. 1-6,
2018. doi:
https://doi.org/10.1109/CEIT.2018.8751928
[4] Sukarno, S. A., & Erdani, Y. (2020). “Desain Antarmuka  Pada  Vehicle  Routing  Problem Untuk  Manajemen  Armada  Multi-Drone”. Jurnal  Ilmiah  Ilmu  Komputer,  6(2),  7–14, 2020.
[5] Joseph, J., Horner, D., Nott, B. “Integration and optimization  of  UUV/USV  operations  in environmental characterization”. Naval Postgraduate School, USA, 2015.
[6] Huixi,  X.,  Jiang,  C.  “Heterogeneous oceanographic  exploration  system  based  on USV and AUV: A survey of developments and challenges”. Journal  of University  of Chinese Academy of Sciences, 2021.
[7] Osen, OL, Liavåg, SO, Sætre, LE, Morken, O, Zhang, H. “Integration and performance study of full functional sea farm inspection platform for  aquaculture  application”.  OCEANS  2019 MTS/IEEE SEATTLE, 2019, pp. 1-9, 2019.
[8] Manda,  D.,  Thein,  M-W.,  D’Amore,  A., Armstrong,  A.  “A  Low  Cost  System  for
Autonomous Surface Vehicle based
Hydrographic  Survey”.  U.S.  Hydrographic
Conference, National Harbor, MD. 2015.
[9] Nikishin, V., Durmanov, M., Skorik, I. “Low- Cost Unmanned Surface Vehicle for Autonomous  Bathymetric  Surveillance”.  In:
Bauk, S., Ilčev, S.D. (eds) The 1st International
Conference  on  Maritime  Education  and Development. Springer, Cham, 2021. https://doi.org/10.1007/978-3-030-64088-0_8
[10] Suja,  M.  J.  J.,  Sulistiyanti,  S.  R.,  Komarudin, M. “Sistem Navigasi pada Unmanned Surface Vehicle  untuk  Pemantauan  Daerah  Perairan”. Jurnal  Rekayasa  dan  Teknologi  Elektro,  Vol. 11 No. 1, 2017.
[11] Hardiyanto,  D.,  Aryawan, W. D. “Pembuatan Konsep  Desain  Unmanned  Surface  Vehicle (USV)  untuk  Monitoring  Wilayah  Perairan Indonesia”.  Jurnal Teknik ITS Vol. 6, No. 2, 2017.
[12] Zhao,  D.,  Yang,  T.,  Ou,  W.,  Zhou,  H. “Autopilot  Design  for  Unmanned  Surface Vehicle  based  on  CNN  and  ACO”. International Journal
of Computers
Communications  &  Control.  13.  429-439. 2018. 10.15837/ijccc.2018.3.3236.
[13] Marchel, L., Specht, C., Specht, M. “Assessment  of  the  Steering  Precision  of  a Hydrographic  USV  along  Sounding  Profiles Using  a  High-Precision  GNSS  RTK  Receiver
Supported  Autopilot”.  Energies.  2020.  13. 5637. 10.3390/en13215637.
[14] Specht,  C.,  Świtalski,  E.,  Specht,  M. “Application  of  an  Autonomous/Unmanned Survey  Vessel  (ASV/USV)  in  Bathymetric Measurements”. Polish Maritime Research. 24.
36-44. 2017. 10.1515/pomr-2017-0088.
[15] Busquets, J., Busquets, J. V., Tudela, D., Pérez, F.,  Busquets-Carbonel,  J.,  Barbera,  A.  “Low- cost  AUV  based  on  Arduino  open  source microcontroller  board  for  oceanographic research  applications  in  a  collaborative  long term  deployment  missions  and  suitable  for combining  with  an  USV  as  autonomous automatic  recharging  platform”.  IEEE/OES Autonomous  Underwater  Vehicles  (AUV), 2012, pp.
1-10,
doi: 10.1109/AUV.2012.6380720.
[16] Mangkusasmito,  F.,  Tadeus,  D.  Y.,  Winarno, H., Winarno, E. “Peningkatan Akurasi Sensor GY-521  MPU-6050  dengan  Metode  Koreksi
Faktor  Drift”.  Ultima  Computing  :  Jurnal
Sistem Komputer. 12. 91-95. 2020.
10.31937/sk.v12i2.1791.
[17] Yan, R.  J., Pang, S., Sun, H., B.,  Pang, Y., J. “Development  and  missions  of  unmanned surface vehicle,” J. Mar. Sci. Appl., vol. 9, no. 4,  pp.  451–457,  2010,  doi:  10.1007/s11804- 010-1033-2.
[18] S. Waters and L. G. Allen, “Surface Waters,” no. February 2006, 2014, doi:
10.1525/california/9780520246539.003.0012.
[19] Patel,  K.,  K.,  Patel,  S.,  M.,  Scholar,  P.,  G, “Internet of Things-IOT: Definition, Characteristics, Architecture, Enabling Technologies,  Application  &amp;  Future Challenges,” Int. J. Eng. Sci. Comput., vol. 6, no. 5, pp. 1–10, 2016, doi: 10.4010/2016.1482.
[20] Aryusmal,  N.  “Aplikasi  Sensor  Gps  (Global Positioning  System)  Pada  Kapal  Penghitung Udang Tanpa Awak Untuk Navigasi Pergerakan Kapal Secara Otomatis,” 2018.
[21] Suryani,  D.,  I.  “Inertial  Measurement  Unit (Imu)  Pda  Sistem  Pengendali  Satelit,” Faktualita, vol. 12, no. 2, pp. 7–9, 2017.
[22] Putra,  Y,  “Rancang  Bangun  Sistem  Data Logger  Pergerakan  Sepeda  Motor  Berbasis Mikrokontroler,” 2015.
[23] Suryana, T. “Antarmuka ublox NEO-6M GPS Module dengan NodeMCU ESP8266,” 2021.