## PERANCANGAN SISTEM TELE-NAVIGATION PADA PESAWAT TANPA AWAK (MICRO UAV)

## Agus Basukesti
Sekolah Tinggi Teknologi Adisutjipto Email: Agus_basukesti@yahoo.com

## ABSTRAK
Sistem navigasi pada pengoperasian pesawat tanpa awak ( Micro UAV) saat ini terdapat 2 cara yaitu dengan cara pandangan manual (line of sight) dan sistem autopilot. Sistem navigasi line of sight memiliki kelemahan jangkauan pesawat tanpa awak hanya pada radius 200 meter karena keterbatasan penglihatan dari  pengendali.  Metode autopilot adalah  metode  kendali  pesawat  dengan  algoritma lock  position  and homing. Sistem autopilot bekerja dengan cara mencari koordinat posisi yang dituju kemudian kembali ke lokasi  awal.  Keunggulan  teknologi  ini  adalah  pesawat  dapat  menjangkau  jarak  yang  cukup  jauh.  Akan tetapi  metode  ini  memiliki  kelemahan  yaitu  pesawat  harus  terbang  tinggi  dan  pesawat  belum  bisa menghindari  halangan  seperti  gedung  pencakar  langit  maupun  pepohonan  tinggi.  Dalam  penelitian  ini dirancang  sebuah  sistem  tele-navigasi  yang  merupakan  modifikasi  sistem  navigasi line  of  sight dan autopilot sehingga  dapat  menutupi  kelemahan  dari  masing  masing  metode  navigasi  yang  ada  saat  ini. metode penelitian yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode eksperimen yaitu dengan membuat pilot  plan sistem  Tele-navigasi  yang  selanjutnya  akan  diuji  dengan  pesawat  tanpa  awak (micro  UAV) jenis flying wing. Metode dokumentasi dan metode studi pustaka juga digunakan untuk melengkapi data teknis  alat  yang  digunakan  sehingga  dapat  dilakukan  analisis  mendalam  terhadap  performa  alat  yang dirancang.
Kata kunci: line of sight, lock position and homing, autopilot, micro UAV.

## ABSTRACT
The navigation system on the operation of unmanned aircraft (Micro UAV) currently there are 2 ways  to  view  the  manual  way  (line  of  sight)  and  autopilot systems.  The  navigation  system  has  a  line of sight  range  drone  weakness  only  in  a  radius  of  200  meters  due  to  the  limitations  of  vision  of  the controller.  The  method  is  a  method  of  control  of  the  aircraft  autopilot  to  lock  position  and  homing algorithm. Autopilot system works by looking for the coordinates of the target position and then back to the starting location. The advantages of this technology is the aircraft can reach a considerable distance. However,  this  method  has  the  disadvantage  of  high-flying  aircraft  and  aircraft  should  not  be  able  to avoid obstacles such as skyscrapers and tall trees. In this study designed a tele-navigation system which is  a  modification  of  the  navigation  system  and  autopilot  line  of  sight  so  as  to  cover  the  weaknesses  of each navigation method available today. research methods used in this study is the experimental method is to create a pilot plan Tele-navigation system will then be tested with a drone (micro UAVs) flying wing type. Methods of documentation and library research methods are also used to complement the technical data used tool that can be performed in-depth analysis of th e performance of the tool designed.
Keywords: line of sight, lock position and homing, autopilot, micro UAVs.

## 1. PENDAHULUAN
Pesawat  tanpa  awak  merupakan  salah  satu  topik  penelitian  yang  sedang booming dalam  10  tahun terakhir.  Aplikasi  pesawat  tanpa  awak  telah  banyak  digunakan  dalam  kehidupan  seperti  fungsi pengintaian  pada  militer, aerial  photography bahkan  untuk  pembuatan  film. Bisnis  aerial  photography dan  video  udara  mulai  berkembang  seiring  dengan  semakin  murahnya  operasional  pesawat  tanpa  awak dalam bisnis tersebut.
Sistem navigasi pada pengoperasian pesawat tanpa awak (mikro UAV) saat ini terdapat 2 cara yaitu dengan cara pandangan  manual (line of sight) dan sistem autopilot. Metode line of sight adalah  metode navigasi  pesawat  dimana  pengendali  pesawat  dapat  melakukan  kendali  dengan  mata  telanjang.  Sistem navigasi line  of  sight memiliki  kelemahan  jangkauan  pesawat  tanpa  awak  hanya  pada  radius  200  meter karena  keterbatasan  penglihatan  dari  pengendali.  Metode autopilot adalah  metode  kendali  pesawat dengan  algoritma lock  position  and  homing. Sistem autopilot bekerja  dengan  cara  mencari  koordinat
posisi  yang  dituju  kemudian  kembali  ke  lokasi  awal.  Keunggulan  teknologi  ini  adalah  pesawat  dapat menjangkau  jarak  yang  cukup  jauh.  Akan  tetapi  metode  ini  memiliki  kelemahan  yaitu  pesawat  harus terbang  tinggi  dan  pesawat  belum  bisa  menghindari  halangan  seperti  gedung  pencakar  langit  maupun pepohonan tinggi.
Dalam  penelitian  ini  penulis  tertarik  mengembangkan  sistem  navigasi  yang  menggabungkan keunggulan  kedua  metode  navigasi  yang  sudah  ada  untuk  mengatasi  kelemahan  dari  masing  masing sistem. Teknologi tele-navigasi adalah teknologi navigasi pesawat yang berada di ground station . Ground station  melakukan  navigasi dengan cara  melihat  monitor ground station  yang  menampilkan  gambar dari kamera  yang  terpasang  pada  pesawat  secara real  time .  Informasi  navigasi  seperti  posisi,  ketinggian, kecepatan, arah mata angin dan sisa bahan bakar juga ditampilkan pada layar ground station berbasis on screen sebagai dasar pertimbangan untuk melakukan kendali.
Tujuan utama penelitian ini adalah merancang sistem tele-navigasi pada pesawat tanpa awak dengan target  luaran  berupa pilot  plan sistem  tele-navigasi  pada  pesawat  tanpa  awak (Micro  UAV). Dengan adanya  sistem  tele-navigasi  yang  dirancang  diharapkan  dapat  mengatasi  kelemahan  dari  teknologi autopilot tanpa mengurangi kemampuan pesawat tanpa awak.

## 2. METODOLOGI

## 2.1 Tinjauan Pustaka
Pembuatan  sistem  navigasi  autopilot  telah  dilakukan  oleh  Mahista  dalam  penelitiannya  yang berjudul  “Sistem autopilot menggunakan flight  control produksi Arduino” [3].  Dalam  penelitiannya sistem autopilot dapat  diimplementasikan  pada  uav  quadcopter  jenis  x quadcopter .  Penggunaan  RF modul  sebagai updater data  pada  pesawat  menjadi  nilai  lebih  dalam  penelitian  tersebut.  Akan  tetapi, penggunaan  sistem  autopilot  pada  x quadcopter kurang  efektif  karena  dari  hasil  penelitian,  penggunaan sistem autopilot dalam quadcopter hanya dapat menjangkau jarak 100 m. ini dikarenakan konsumsi daya dari quadcopter cukup  besar,  sehingga  untuk  baterai  ukuran  3  Ah  hanya  akan  bertahan  15  menit  saja. Hasil  penelitian  ini  menjadi  kontradikatif  karena  pada  hakekatnya  penggunaan  sistem Autopilot adalah untuk  melakukan  misi  untuk  jarak  yang  cukup  jauh  karena  pesawat  tidak  dapat  terlihat  oleh  mata telanjang.
Pembuatan sistem navigasi autopilot juga telah dilakukan sebelumnya oleh Christiansen pada tahun 2004  [1].  Sistem autopilot yang  dikembangkan  adalah  aplikasi  untuk  pesawat  uav  kecil.  Dalam penelitiannya sistem autopilot dikombinasikan dengan sistem remote sebagai launcer pesawat. Kombinasi remote dan  sistem autopilot yang  dapat  diaktifkan  atau  dinon-aktifkan  adalah  nilai  lebih  dari  penelitian yang  dilakukannya.  Akan  tetapi,  penggunaan  sistem  autopilot  ini  kurang  efektif  karena  dari  hasil penelitian yang telah dilakukan, sistem autopilot hanya dapat digunakan jika posisi pesawat sudah diatas dan tidak menemui halangan. Dengan demikian sistem autopilot seperti ini tidak dapat digunakan untuk pesawat  tanpa  awak  yang  memiliki  ketinggian  rendah.  Dibalik  kekurangan  itu,  pesawat  uav  kecil  ini memiliki jangkauan yang cukup jauh karena jenis pesawat ini menggunakan motor tunggal sehingga lebih hemat dalam konsumsi daya.
FPV(First  Person View) adalah  sebuah  sistem  yang  seolah  olah  pengendali  berada  pada  pesawat yang  dikendalikan  [2].  Aplikasi  FPV  dalam  pesawat  tanpa  awak  digunakan  untuk  memantau  apakah gambar  citra  yang  akan  diambil  sudah  benar  atau  belum.  Dalam  penelitian  ini  didapatkan  informasi bahwa  pengambilan  gambar  dengan  melihat  pandu  dari  FPV  akan  menghasilkan  gambar  sesuai  dengan yang dicari.  Sistem FPV  yang digunakan terdiri dari  kamera  yang terhubung dengan  video sender  yang selanjutnya dikirim ke ground station. Jenis pesawat yang digunakan dalam penelitiannya adalah pesawat uav kecil dengan hasil gambar cukup baik.
Dari Telaah pustaka yang dilakukan dapat disimpulkan bahwa algoritma autopilot murni tidak dapat diterapkan pada pesawat tanpa awak, algoritma autopilot tersebut belum dapat membedakan penghalang yang  menghadangnya,  untuk  mengatasi  kekurangan autopilot dapat  digunakan  sistem  FPV  untuk mendefinisikan  apakah  yang  didepan  pesawat  terdapat  halangan  atau  tidak.  Dengan  menggabungkan sistem  FPV  dengan  data  sistem autopilot yang  dikembangkan  secara On  Screen maka  akan  didapatkan sistem Tele-navigasi pada pesawat tanpa awak.

## 2.2 Tujuan Penelitian
Membuat  rancangan  untuk  mengatasi  kekurangan  algoritma autopilot yang  diterapkan  pada  UAV, yaitu autopilot yang belum membedakan penghalang didepannya. Membuat rancangan sistem gabungan FTV dengan data system autopilot dan dikembangkan secara On Screen dalam sistem Tele-Navigasi.

## 2.3 Metode Penelitian

## 2.3.1 Rancangan Pesawat Tanpa Awak (Mikro UAV)
Pesawat  yang  dirancang  adalah  pesawat  berjenis flying  wing dengan  penggerak  sebuah  motor brushless dengan  bahan foam  board .  Pesawat  ini  digunakan  untuk  uji  lapangan  untuk  mengetahui pengaruh akselerasi, ketiinggian dan angin terhadap performa sistem tele-navigasi yang dirancang. Flying wing memiliki struktur sepasang wing aerofoil tanpa adanya tail pada pesawat. Sistem gerak pada flying wing disebut  dengan Elevon. Gambar  1  adalah  plan  dari  pesawat flying  wing yang  akan  dibangun. Sedangkan  dimensi  dari  sayap flying  wing dijelaskan  pada  Gambar  2.  Untuk  menjaga  kestabilan  gerak dari pesawat flying wing , pada sayap ditambahkan sebuah  bidang yang dikenal dengan nama stabilisator. Dimensi dari stabilisator ditunjukkan pada Gambar.3.
Gambar 1. Plan Flying Wing yang akan dibangun
Gambar 2. Dimensi sayap flying wing

## 2.3.2 Rancangan Sistem Navigasi
Desain  sistem  Tele-navigasi  yang  akan  dirancang  terdiri  dari  2  bagian  yaitu  bagian remote dan ground  station .  Bagian remote adalah  bagian  yang  terpasang  pada  pesawat  tanpa  awak  (dikenal  juga sebagai payload )  sedangkan ground  station adalah  sistem  yang  memantau/  stasiun  pemantauan.  Skema diagram dari payload ditunjukkan  oleh gambar 4 dan ground station ditunjukkan oleh gambar 5.
Gambar 4. Payload System
Gambar 5. Ground Station System

## 3. HASIL DAN TAHAPAN PENELITIAN

## 3.1 Perancangan
Mengumpulkan  data-data  dari  refensi  dan  jurnal  untuk  mendesain  pesawat flying  wing dengan sistem  yang disesuaikan kebutuhan misi dan tugasnya  sesuai perencanaan.

## 3.2 Pengadaan Alat dan Inslatasi
Pembelian  peralatan  yang  telah  tersedia  sebelum  instalasi  dilaksanakan  uji  fungsi  dari  setiap komponen. Tahap selanjutnya dilaksanakan instalasi hardware dari sistem flying wing seperti gambar 6.
POWER SENSOR
POSITION, ALTITUDE, SPEED,
CAMERA
OSD NAVIGATION MODULE DATA MODULATOR (AVTX) Data Receiver (AVRX) Channel decoder TELE-
NAVIGATION
Gambar 6. Pesawat flying wing yang dibangun

## 3.3 Pengujian Pesawat Model
Instalasi  hardware  selesai  tahap  dilaksanakan  pengujian  secara  hardware/software.  Selanjutnya setelah uji laboratoris sistem dapat berfungsi dan flying wing siap uji lapangan.
Gambar 7. Instalasi Tele-Navigasi

## Gambar 9. Panel sistem tele-navigasi

## 3.4 Pegujian Lapangan
Pengujian  lapangan  dilaksanakan  dengan    melihat  uji  terbang  dari  pesawat flying  wing yang dilengkapi Tele-Navigasi gambar 7, secara software ground control hasil rancangan dapat diamati seperti gambar 8, dan gambar 9.  Uji terbang ini untuk melihat perfoma pesawat dalam pengaruh cuaca misalnya ketinggian, kecepatan dan ketahanan terbang.

## 4. KESIMPULAN
Kesimpulan  yang  diperoleh  dari  perancangan  dan  uji  fungsi  komponen    Tele-Navigasi,  bahwa semua  komponen  telah  berfungsi.    Untuk  mendapatkan flying  wing yang  mampu  mengirim  data informasi yang  diperlukan pengujian melului camera dan GPS terpasang pada pesawat.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Christiansen,  R.S.,  2004.” Design  of  an  Autopilot  for  Small  Unmanned  Aeral Vehicles ”.  Thesis. Brigham Young University
[2] Kumar,Ramesh,Srinivasan.,  2011.  “First  Pilot  Vew(FTP)  Flying  UAV  Test  Bed  for    Acoutic  and Image  Data  Generation”. Symposium  on  Applied Aerodynamics  and  Design  of  Aerospace  Vehicle
(SAROD 2011)
[3] Mahista  Belly.,  2013.” Perancangan  dan  Pembuatan  Pesawat  UAV   BI-AC  Quadcopter  13  dengan Sistem Autopilot ”. Skripsi. Sekolah Tinggi Teknologi Adisutjipto