Abstrak— Perkembangan  drone  saat  ini  semakin  maju,  baik untuk  kepentingan  militer  maupun  sipil.  Namun  semakin majunya  teknologi  maka  penyalahgunaan  drone  meningkat. Drone  dapat  digunakan  sebagai  alat  pengintai  yang  sangat berbahaya  dan  melanggar  aturan.  Oleh  karena  itu  maka  perlu dikembangkanlah sistem drone jammer yang bisa melumpuhkan sistem  kendalinya.  Pada  penelitian  ini  telah  dilakukan  rancang bangun sistem pendeteksi posisi drone berdasarkan sinyal suara. Sistem ini terdiri dari 4 buah mikrofon sebagai sensor suara dan mikrokontroller  Arduino  Uno.  Tegangan  keluaran  dari  sensor suara  dikonversi  oleh  analog  to  digital  converter  pada mikrokontroler  untuk  menghasilkan  sudut  azimuth  dan  elevasi dari  posisi  drone  yang  kemudian  ditampilkan  pada  LCD  atau komputer. Berdasarkan hasil pengujian, prototipe ini mempunyai  kemampuan  untuk  mendeteksi  posisi  suara  drone dengan  kenaikan  sudut  azimuth  sebesar  60  dan  sudut  elevasi sebesar  30  dengan  tingkat  kesalahan  rata-rata  sebesar  19%. Alat  ini  diharapkan  dapat  diaplikasikan  pada  sistem  drone jamming  sebagai  alutsista  dalam  bidang  militer  dalam mendeteksi  posisi  drone  sehingga  dapat  meningkatkan  efisiensi daya  listrik  yang  digunakan  pada  pemancaran  gelombang radionya.
Kata Kunci—Arduino Uno, Mikrofon, Posisi drone.

## I. PENDAHULUAN
ESAWAT  tak  berawak  atau  yang  biasa  disebut  drone dengan    cepat  menjadi  bahan  pokok  masyarakat  modern. Beragam  penggunaan  drone  adalah  mulai  dari  penggunaan komersial, militer dan rekreasi [1][2]. Teknologi drone sendiri sudah  berkembang  jauh  sebelum  perang  dunia  pertama  untuk kepentingan  militer dan terus mengalami perkembangan  yang signifikan  hingga  saat  ini.  Istilah  Drone  akhirnya  menjadi tenar untuk menyebut UAV.
Drone  atau  pesawat  tanpa  awak  penumpang  secara  umum disebut  sebagai  unmanned  aerial  vehicle  (UAV)  yang  bisa terbang  secara  otomatis  dengan  sistem  pengendali  di dalamnya.  Drone  tersebut  bisa  dikendalikan  mengenai  jarak tempuh  serta  ketinggiannya.  Oleh  karena  itu  banyak  pihak terkemuka  yang  mengakui  akan  keunggulan  penggunaan drone, dan kemajuan mereka menjadi teknologi yang canggih dan  serbaguna.  Namun  teknologi  ini  menghadirkan  ancaman terbesar  bagi  masyarakat  apabila  terjadi  penyalahgunaan terhadap  drone,  misalnya  digunakan  untuk  pengintaian  atau mata-mata.    Pernyataan  ini  mulai  diakui  di  seluruh  dunia, dengan  penyalahgunaan  teknologi  drone  yang  meningkat. Contoh  penyalahgunaan  drone  yang  menonjol  berasal  dari upaya penjahat untuk menghindari sistem pertahanan yang ada di  lingkungan  yang  aman.  Sejumlah  kejadian  terungkap
mengilustrasikan drone ini digunakan untuk  menyelundupkan barang  ke  penjara.  Drone  juga  telah  semakin  terbiasa memasuki  wilayah  udara  yang  terbatas,  seperti  bandara,  dan pangkalan  militer  sebagai  mata-mata  yang  tentunya  sangat membahayakan.
Pada  penelitian  ini  telah  dilakukan  rancang  bangun  sistem pendeteksi  posisi  drone  berdasarkan  sinyal  suara.  Sistem  ini terdiri  dari  4  buah  mikrofon  sebagai  sensor  suara  dan mikrokontroller  Arduino  Uno.  Tegangan  keluaran  dari  sensor suara  akan  dikonversi  oleh  analog  to  digital  converter  pada mikrokontroler untuk menghasilkan sudut azimuth dan elevasi dari  posisi  drone  yang  kemudian  ditampilkan  pada  LCD  atau komputer.

## II. METODA PENELITIAN
Sound  localization adalah  proses  menentukan  lokasi berdasarkan  beberapa  observasi  yang  diterima  pada  sinyal suara  [3].  Salah  satu  permasalahan  dalam  aplikasi  deteksi sumber  suara  adalah  kesulitan  untuk  mengestimasi  sudut datangnya gelombang. Hal ini berkaitan dengan permasalahan mencari  arah  penjalaran  gelombang  atau  estimasi DOA (Direction  of  Arrival) .  Karena  permasalahan  tersebut,  maka topik tentang estimasi DOA mendapat perhatian dari berbagai peneliti  beberapa  tahun  ini.    Metode  yang  telah  dilakukan untuk  mengatasi  permasalahan  tersebut  adalah  dengan memanfaatkan komponen transduser seperti microphone array dalam mencari sudut datangnya gelombang.
Deret mikrofon merupakan proses penyaluran suara dengan menggunakan  banyak  mikrofon  yang  penempatan    letaknya berbeda-beda [4][5]. Algoritma  yang digunakan dalam  modul pemrosesan didasarkan pada penentuan dua mikrofon, dimana dua  mikrofon  itu  memiliki  waktu  tunda  terkecil  di  antara mikrofon  yang  lainnya  dalam  membaca  sinyal  suara  yang masuk.  Begitu  dari  kedua  mikrofon  yang  memiliki  nilai amplitudo yang besar telah ditentukan, maka arah sudut sinyal suara  dapat  ditentukan  sebagai  garis  lurus  yang  mengarah  ke posisi  mikrofon  tersebut  [6].  Pemodelan  antena  biasanya terdiri  dari  3  mikrofon  pada  bagian  bawah  antena  yang berfungsi untuk menentukan sudut azimuth, dan 1 mikrofon di bagian  atas  untuk  menentukan  sudut  elevasi.  Gambar  1 menunjukkan pemodelan deret mikrofon.
Mikrofon  adalah  alat  yang  digunakan  untuk  mengubah besaran  suara  menjadi  besaran  listrik.  Mikrofon  memiliki banyak macam, seperti: mikrofon kristal, mikrofon elektrodinamik, dan mikrofon kondensor. Mikrofon kondensor merupakan  komponen  elektronik  yang  menyimpan  energi dalam medan elektrostatik [7].

## Penentu Posisi Drone Berdasarkan Sinyal Suara
Fardian Abdi Putra, Muhammad Rivai, dan Tasripan Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknologi Elektro, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS)
E-mail : fardianabdi23@gmail.com, muhammad_rivai@ee.its.ac.id, tasripan@ee.its.ac.id
P
Gambar 1. Pemodelan deret mikrofon.

## Gambar 2. Perancangan hardware sistem
Gambar 3. Diagram decision tree untuk menentukan sudut
Dalam  mikrofon  kondensor  terdapat  dua  keping  plat  yang memiliki  beda  tegangan.  Salah  satu  dari  keping  plat  terbuat dari bahan yang ringan sehingga bertindak sebagai diafragma. Fungsi  dari  diafragma  adalah  mendeteksi  getaran  suara  dari lingkungan  dengan  beresonansi  dengan  getaran  tersebut. Ketika  beresonansi  dengan  getaran  suara,  jarak  antar  dua keping  plat  berubah-ubah  sehingga  menghasilkan  nilai kapasitansi yang berubah-ubah.
Sensor  MAX9814  adalah  penguat  mikrofon  berbiaya rendah  dan  berkualitas  tinggi  dengan  kontrol  gain  otomatis dengan  noise  rendah.  Perangkat  ini  dilengkapi  dengan preamplifier  low  noise,  amplifier  penguat  variabel  (VGA), penguat  keluaran,  generator  tegangan  bias  mikrofon  dan sirkuit  kontrol  AGC  [8].  Preamplifier  dengan  noise  rendah memiliki  gain  12  dB  tetap,  sedangkan  VGA  gain  secara otomatis  menyesuaikan  dari  20  dB  menjadi  0  dB,  tergantung pada tegangan output dan ambang AGC.
Arduino  Uno merupakan board  microcontroller yang berbasis  pada microcontroller tipe  Atmega.  Arduino diprogram  dengan  menggunakan  bahasa  khusus,  dan  dengan struktur  yang  sama  dengan  bahasa  C  sehingga  pemograman menjadi  lebih  mudah.  Arduino  tipe  uno  merupakan  versi terbaru  berbasis  atmega  328  yang  menyempurnakan  tipe
sebelumnya, Duemilanove .  Perbedaan  mendasarnya  ialah tidak  menggunakan  IC  FTDI  USB  to  Serial  sebagai  driver komunikasi  USBnya  tetapi  menggunakan microcontroler atmega 8U2 yang diprogram sebagai converter USB ke serial. Uno sendiri diambil dari bahasa italia yang artinya satu [9].
Microsoft Visual Studio merupakan sebuah perangkat lunak lengkap yang dapat digunakan untuk melakukan pengembangan  aplikasi,  baik  untuk  bisnis,  personal,  console, Windows,  maupun  Web  [10]. Microsoft  Visual  Studio dapat digunakan untuk  mengembangkan aplikasi dalam  native code ataupun  managed  code.  Selain  itu,  Visual  Studio  juga  dapat digunakan  untuk  mengembangkan  aplikasi  Silverlight  dan Windows Mobile.

## III. HASIL DAN DISKUSI
Gambar  2  menunjukkan  bahwa  sinyal  suara  dari  drone merambat  melalui  udara  kemudian  dideteksi  oleh  keempat mikrofon  dengan  jarak  tertentu.  Sinyal  suara  yang  dideteksi akan  dikonversikan  oleh  Arduino  Uno.    Terdapat  perbedaan atau  selisih  amplitudo  pada  masing-masing  mikrofon  karena perbedaan  jarak  dari  sumber  suara.  Metode Decision  Tree digunakan  untuk  membuat  algoritma  perbandingan  pada masing-masing  mikrofon,  ditunjukkan  pada  gambar  3. Perbandingan  amplitudo  tersebut  dapat  digunakan  untuk menentukan sudut azimuth dan sudut elevasi  dari posisi drone yang kemudian akan ditampilkan pada LCD atau komputer.
Pada  perancangan  desain  prototipe  ini  digunakan  deret mikrofon  dengan  3  mikrofon  dibawah  dengan  posisi horizontal  dan  1  mikrofon  diatas  dengan  posisi  vertikal. Sedangkan  pada  pengujian  nanti  akan  menggunakan kemampuan untuk mendeteksi posisi suara drone dengan arah sudut azimuth dengan  kenaikan sebesar  60 0 dan sudut elevasi dengan  kenaikan  sebesar  30 0 .  Gambar  4  menunjukkan  tata letak dan dimensi mikrofon.

## (a)                          (b)
Gambar 4. Tata letak mikrofon (a) tampak atas dan (b) tampak samping
Pada  gambar  5  dan  gambar  6  adalah  tahap  perancangan software untuk  mikrokontroler  Arduino  Uno  dan  Visual Studio.  Visual  studio  pada  komputer  akan  mengirimkan karakter  Y  yang  menyatakan  bahwa  antara  arduino  uno  dan visual studio telah terkoneksi.
Gambar 5. Flowchart Arduino Uno
Gambar 6. Flowchart Visual Studio
(a) (b)
Gambar 7.Tata letak sistem: (a) perangkat keras elektronik, (b) mikrofon.
(a) (b)
Gambar 8.   Deret mikrofon: (a) tampak depan, (b) tampak atas .
Tabel 1. Pengujian mikrofon No Jarak  (Cm) Vpp Vmin Vmax 1 10 2,04 V -1,18 V 860 mV 2 20 1,56 V -780 mV 780 mV 3 30 1,42 V -780 mV 640 mV 4 40 1,28 V -780 mV 500 mV
Selanjutnya  mikrofon  akan  mendeteksi  sinyal  suara  dari drone yang dikonversi oleh Arduino Uno untuk menghasilkan sudut  azimuth  dan  sudut  elevasi  dari  posisi  drone.  Arduino akan mengirim serial data sudut tersebut ke visual studio yang akan  ditampilkan  pada  LCD  atau  komputer.  Gambar  7 menunjukkan  tata  letak  perangkat  keras  sistem  dan  gambar  8 menunjukkan tata letak deret mikrofon.
Dalam  penelitian  mikrofon  yang  digunakan  adalah mikrofon  kondensor  dengan  preamplifier  modul  MAX  9814. Tabel  1  merupakan  hasil  pengukuran  keempat    mikrofon dalam  membaca  sinyal  suara  drone  dengan  pengujian  sampai dengan jarak 40 cm. Pengujian selanjutnya adalah pembacaan data  ADC  pada  mikrokontroller  arduino  uno  yang  memliki resolusi  10  bit.    Pada  pengujian  ini  ADC  diberikan  input tegangan  dengan  nilai  0-3  volt  dan  hasil  pembacaan  akan dicocokkan  dengan  pembacaan  multimeter.  Hasil  percobaan ini ditunjukkan pada gambar 9 dan 10.
Gambar 9. Perbandingan nilai ADC dan voltmeter.
Gambar 10. Grafik kesalahan nilai ADC
Tabel 2 menunjukkan hasil dari pengujian mikrofon dengan jarak  sumber  suara  10  cm  dan  sudut  elevasi  0  .  Sinyal  suara dari drone dapat dideteksi dengan baik pada sudut azimuth 0, 120,  dan  240  .  Pengujian  pada  sudut  azimuth  60,  180,  dan 300  mempunyai  tingkat  kesalahan  yang  besar  karena  sudut tersebut  terletak  diantara  lokasi  kedua  mikrofon.  Hasil  dari pengujian mikrofon dengan beberapa nilai jarak sumber suara dan sudut elevasi ditunjukkan pada table 3 sampai 7.
Tabel 2. Hasil pengujian sudut azimuth dengan jarak suara drone 10 cm dan sudut elevasi 0  Pengujian Sudut Azimuth yang terukur (  ) 0 60 120 180 240 300 1 0 60 120 180 240 300 2 0 60 120 180 240 240 3 0 120 120 240 240 0 4 0 60 120 180 240 300 5 0 60 120 120 240 300 6 0 0 120 180 240 300 Tabel 3.
Hasil pengujian sudut azimuth dengan jarak suara drone 20 cm dan sudut
elevasi 0  Pengujian Sudut Azimuth yang terukur (  ) 0 60 120 180 240 300 1 0 60 120 180 240 240 2 0 0 120 180 240 0 3 0 120 120 180 240 300 4 0 60 120 180 240 300 5 0 60 120 240 240 300 6 0 60 120 180 240 300
Tabel 4.
Hasil pengujian sudut azimuth dengan jarak suara drone 10 cm dan sudut
elevasi 30  Pengujian Sudut Azimuth yang terukur (  ) 0 60 120 180 240 300 1 0 120 120 180 240 300 2 0 60 120 180 240 300 3 0 60 120 120 240 300 4 0 60 120 240 240 0 5 0 60 120 120 240 300 6 0 120 120 180 240 240
Tabel 5. Hasil pengujian sudut azimuth dengan jarak suara drone 20 cm dan sudut elevasi 30  Pengujian Sudut Azimuth yang terukur (  ) 0 60 120 180 240 300 1 0 60 120 300 240 300 2 0 60 120 180 240 300 3 0 120 120 180 240 300 4 0 60 120 120 240 300 5 0 180 120 180 240 0 6 0 60 120 120 240 240
Tabel 6.
Hasil pengujian sudut azimuth dengan jarak     suara drone 10 cm dan sudut
elevasi 60  Pengujian Sudut Azimuth yang terukur (  ) 0 60 120 180 240 300 1 0 60 120 300 240 300 2 0 60 120 180 240 300 3 0 120 120 180 240 240 4 0 60 120 120 240 0 5 0 60 120 180 240 300 6 0 180 120 240 240 240
Tabel 7.
Hasil pengujian sudut azimuth dengan jarak     suara drone 20 cm dan sudut
elevasi 60  Pengujian Sudut Azimuth yang terukur (  ) 0 60 120 180 240 300 1 0 0 120 120 240 240 2 0 60 120 180 240 300 3 0 60 120 180 240 240 4 0 0 120 240 240 300 5 0 60 120 180 240 240 6 0 120 120 120 0 240 300

## IV. KESIMPULAN
Pada  penelitian  ini  telah  dirancang  dan  dibuat  suatu  alat pendeteksi posisi suara drone berdasarkan sinyal suara. Sistem ini  terdiri  dari  4  buah  mikrofon  sebagai  sensor  suara. Tegangan  keluaran  dari  sensor  suara  dilewatkan  pada rangkaian filter dan dikonversi oleh analog to digital converter pada  mikrokontroler  Arduino  Uno.  Metode  Decision  tree digunakan untuk menghasilkan sudut azimuth dan elevasi dari posisi  drone  yang  kemudian  ditampilkan  pada  LCD  atau komputer.    Hasil  pengujian  menunjukkan  bahwa  sistem  ini mempunyai kemampuan  untuk  mendeteksi posisi suara drone dengan  kenaikan  sudut  azimuth  sebesar  60 0 dan  sudut  elevasi
JURNAL TEKNIK ITS Vol. 7, No. 1 (2018), 2337-3520 (2301-928X Print)                                        A 86
sebesar  30 0 .  Pada  pengujian  posisi  suara  drone  dengan berbagai  sudut  azimuth  dan  elevasi  menghasilkan  rerata kesalahan  sebesar  19,41%.  Sistem  ini  diharapkan  dapat digunakan  sebagai  pengarah  pancaran  gelombang  radio  pada peralatan  drone  jammer  sehingga  dapat  meningkatkan efisiensi daya listrik.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]
S.  Zakaria,  Neza,  “Legalitas  Penggunaan  Drone  yang  Melintasi Batas Negara Berdasarkan Hukum Internasional,” 2015.
[2] N.  Anta  Pradana,  M.G,  Prasakti,  Ridho.  Worsito,  S.B,  Fajaryati, “Inovasi  Rancang  Bangun  Drone  Single  Propeller  sebagai  wahana pemetaan  lahan  berbasis  Unmaned  Aerial  Vehicle  (UAV),” Univ. Negeri Yogyakarta , 2016.
[3] T.  Mohamad  Asfari  dan  Muhammad  Rivai,  “Penentuan  Arah Sumber  Suara  dengan  Metode  Interaural  Time  Difference menggunakan Mikrokontoler STM32F4,” J. Tek. ITS , vol. 6, no. 2, 2017.
[4] Y.  Malhotra,  A.,  Zhi  Chua.,  Haroush,  G.,  Leung,  Chi.,  Olexa, Pavol.,  Wilson,  A.,  Zhao,  “Detection  of  Civil  Unmanned  Aerial Vehicles by Sound Processing,” Imp. Collage , 2016.
[5] D. Fausi, Moh., Naba, Agus., Santjojo, “Analisis Jarak Microphone Array  dengan  Teknik  Pemrosesan  Sinyal  Fast  Fourier  Transform Beamforming,” 2015.
[6] B. . Case, Ellen.E., Zelnio, A.M., Rigling, “Low-Cost Acoustic Arry for Small UAV Detection and Tracking,” Wright State Univ. , 2008.
[7] M. R. Prawira, W.P, Muninggar, Jodelin., Suci Santi, “Alat Perekam Aktivitas Jantung dengan Mic Kondensor dan PC-Link USB Smart I/O,” Univ. Kristen Satya Wacana , 2015.
[8]
V.  .  Tuwaidan,  Yongly  A,  Poeckoel,  “Rancang Bangun  Alat  Ukur Desibel  (dB)  Meter  berbasis  Mikrokontroller  Arduino  Uno  R3,” UNSRAT , 2015.
[9] A.  F.  Maemunnur,  “Rancang  Bangun  Sistem  Alat  Ukur  Turbidity Untuk  Analisis  Kualitas  Air  Berbasis  Arduino  Uno,” Univ. Pendidik. Indones. , 2016.
[10] A. Rais Ruli, “Implementasi Aplikasi Pendaftaran dan Pembayaran Kontrakkan Berbasis Desktop VB Net dan Microsoft Access,” Amik BSI Tanggerang , 2017.