Zulhidayat AY0804105010012

Sistem Indra Jarak Jauh

Unmanned Aerial Vehicle (UAV)

I. PENDAHULUAN

Penggunaan UAV (Unmanned Aerial Vehicle) dewasa ini sangat luas digunakan

misalnya untuk pencarian korban bencana alam, penginderaan jauh, memonitoring kawasan

perhutani dan daerah perbatasan, bahkan untuk daerah dengan permukaan yang tidak rata dan

dengan kontur ketinggian yang berbeda-beda dapat dilakukan oleh UAV. UAV juga dapat

dilakukan untuk misi kemiliteran yang berbahaya seperti untuk menyusup dan mengintai

daerah musuh yang tidak bisa dijangkau sekalipun UAV juga digunakan dalam aplikasi sipil,

seperti pemadam kebakaran atau pekerjaan keamanan nonmiliter, seperti pengawasan dari

pipa.

Singkatan UAV telah diperluas dalam beberapa kasus untuk UAV (sistem kendaraan

tak berawak). Federal Aviation Administration telah mengadopsi sistem kelas generik

pesawat tak berawak- UAS (Unmanned Aircraft System) awalnya diperkenalkan oleh

Angkatan Laut AS untuk mencerminkan kenyataan bahwa ini bukan hanya pesawat, tetapi

sistem, termasuk stasiun tanah dan elemen lainnya.

Bentuk UAV yang sangat kecil dan relatif murah biaya operasionalnya membuat

banyak pertimbangan utama mengapa banyak pihak menggunakannya. Akan tetapi, dengan

bentuk UAV yang demikian membuat UAV rentan terhadap gangguan angin terutama pada

saat melakukan landing. Oleh karena itu, dibuatlah sistem kontrol autolanding pada UAV

dengan memberikan kontroler PID Fuzzy agar kendaraan ini dapat melaksanakan tugasnya

dengan baik. Kontroler PID Fuzzy sebenarnya merupakan kontroler PID yang setiap

parameternya dituning dengan menggunakan logika fuzzy, dimana kontroler PID adalah

gabungan dari kontroler Proporsional, Integral, dan Differensial dengan setiap kelebihan yang

dimiliki oleh setiap kontroler. Pada kondisi operasi tertentu (seperti misalnya sering terjadi

pada gangguan proses atau parameter proses yang berubah-ubah), parameter kontrol ini harus

sering di-tuned agar kinerjanya tetap baik. Pada aplikasi ini, fuzzy berfungsi menghitung

parameter kontrol PID berdasarkan kondisi sinyal error (sebagai input dari Fuzzy). Selain itu

dengan adanya algoritma fuzzy ini bisa menutupi kekurangan dari aksi kontrol PID.

1

II. TINJAUAN PUSTAKA

A. UAV (Unmanned Aerial Vehicle)

UAV (Unmanned Aerial Vehicle) merupakan sebuah kendaraan udara tanpa awak

yang dikendalikan atau tanpa seorang pilot (autopilot). Autolanding Pada UAV (Unmanned

Aerial Vehicle) Menggunakan Kontroler PID-Fuzzy Autopilot merupakan suatu sistem yang

dapat memandu gerak terbang pesawat tanpa adanya campur tangan dari manusia. Dengan

adanya sistem ini seorang pilot tidak harus mengontrol secara penuh gerakan pesawat tanpa

harus berada di dalamnya.

UAV pertama dikenalkan pada Perang Dunia ke 1 pada tahun 1917 yang dibawa oleh

militer Amerika Serikat. UAV juga dikenal sebagai kendaraan jarak jauh yang dikemudikan

atau RPV (Remotely Piloted Vehicle) dimana sebagian besar fungsinya yaitu pada misi

kemiliteran. Untuk membedakan UAV dari rudal, sebuah UAV didefinisikan sebagai

kendaraan, dapat digunakan kembali dan mampu dikendalikan, penerbangan berkelanjutan,

bertingkat dan didukung oleh jet atau mesin yang saling berhubungan. Oleh karena itu, rudal

jelajah tidak dianggap UAV, karena seperti banyak peluru kendali lain, kendaraan itu sendiri

adalah senjata yang tidak digunakan kembali, meskipun juga tak berawak dan dalam

beberapa kasus jarak jauh juga dipandu. penggunaan UAV dewasa ini sangat luas digunakan

misalnya untuk pencarian korban bencana alam, penginderaan jauh, memonitoring kawasan

perhutani dan daerah perbatasan, bahkan untuk daerah dengan permukaan yang tidak rata dan

dengan kontur ketinggian yang berbeda-beda dapat dilakukan oleh UAV. UAV juga dapat

dilakukan untuk misi kemiliteran yang berbahaya seperti untuk menyusup dan mengintai

daerah musuh yang tidak bisa dijangkau sekalipun UAV juga digunakan dalam aplikasi sipil,

seperti pemadam kebakaran atau pekerjaan keamanan nonmiliter, seperti pengawasan dari

pipa.

B. Autolanding

Autolanding yang dimaksud disini adalah gerakan landing secara autopilot. Autopilot

merupakan suatu sistem yang dapat memandu gerak terbang pesawat tanpa adanya campur

tangan dari manusia. Dengan adanya sistem ini seorang pilot tidak harus mengontrol secara

penuh gerakan pesawat tanpa harus berada di dalamnya.

Sistem autopilot adalah suatu sistem kontrol gerakan pesawat terbang yang mengatur

gerakan pesawat terbang agar tetap pada jalur yang sudah ditentukan sehingga pesawat dapat

bergerak dari suatu tempat ke tempat lain dengan aman secara otomatis, Suatu sistem

2

autopilot yang dirancang dengan baik dan terintegrasi dengan tepat dengan sistem kontrol

yang tepat dapat menghasilkan respon yang baik. Dengan autopilot gerakan pesawat dapat

dilakukan secara otomatis mulai dari take-off (autotak-eoff) sampai landing (autolanding)

pada ketinggian tertentu. Akan tetapi autopilot tergantung dari jenis pesawat dan sistem

pengaturannya. Pada sistem autolanding merupakan sistem pengaturan yang kompleks. Oleh

karenanya pada Tugas Akhir yang diatur adalah sistem pengaturan sudut pitch.

C. Gerak Dasar Pesawat

Gerak dasar pesawat terbang dikendalikan oleh kontrol permukaan pesawat terbang.

Kontrol permukaan pada pesawat terbang terdiri dari aileron, rudder, dan elevator. Aileron

adalah kontrol permukaaan yang mengontrol gerak guling (rolling) pesawat. Aileron terletak

pada sayap pesawat. Rudder adalah kontrol permukaan yang dapat membelokkan hidung

pesawat ke kanan atau ke kiri. Rudder tersambung di bagian belakang dari vertical stabilizer.

Selama penerbangan rudder digunakan untuk menggerakkan ujung depan pesawat pesawat

ke kanan dan ke kiri. Rudder digunakan bersama dengan aileron untuk belok selama

penerbangan Sedangkan elevator adalah kontrol permukaan yang mengatur gerak naik turun

pesawat. Elevator terpasang di bagian belakang horizontal stabilizer yang digunakan untuk

menggerakkan badan pesawat naik maupun turun selama pesawat berada di udara.

Gambar 1 Kontrol Permukaan Pesawat

D. Landing Pesawat

Proses pendaratan (landing) pada pesawat yaitu, alignment, glide-slope tracking, flare

manoeuvre, touchdown, dan taxiing. Pada fase alignment, pesawat terbang bergerak lurus

sejajar dengan perpanjangan garis landasan pada ketinggian konstan. Dan pada fase glide-

slope tracking, pesawat terbang mengikuti lintasan garis lurus menurun dengan sudut konstan

dengan tetap menjaga posisi pesawat tepat lurus di atas sumbu landasan. Ketika pesawat

3

terbang telah mendekati landasan, sudut kemiringan di perkecil sampai 00 (nol derajat)

sehingga lintasan menurun bukan lagi berupa garis lurus, tapi berbentuk menyerupai kurva

eksponensial turun, fase ini disebut dengan flare manoeuvre.

E. RANCANG BANGUN PROTOTIPE

Gambar 2 Blok Diagram Proses

Sesuai dengan blok diagram pada Gambar 2 proses pengolahan citra dilakukan secara

sequencial. Berikut dijelaskan proses dari kerja sistem tersebut.

Input frame

Masukan sistem berupa video yang terdiri dari banyak frame.

Resize ukuran

Proses yang kedua adalah melakukan pengecilan ukuran atau resize dari setiap frame

video yang masuk. Proses ini diperlukan untuk mendapatkan resolusi citra yang sesuai

dengan literatur yang sudah ada dimana dalam literature tersebut nilai resolusi dari

citra yang digunakan adalah 640x480 piksel sehingga dalam pengolahannya dapat

maksimal.

Cloning citra

4

Proses yang ketiga adalah penggandaan citra atau disebut cloning sehingga

didapatkan dua buah citra yang sama bentuk dan ukurannya (selanjutnya disebut citra

‘a’ dan ‘b’).

Invert Citra

Proses inversi dilakukan terhadap citra ‘a’ hasil penggandaan dari proses sebelumnya

untuk mengubah citra tersebut menjadi citra negatif, sehingga akan tampak jelas

perubahan warna yang terjadi dari garis yang berwarna putih pada citra RGB menjadi

warna hitam pada citra negatif.

Preprocessing citra

Proses ini berfungsi untuk mengubah citra RGB ‘a’ menjadi IplImage sekaligus

mendeklarasikan pointer untuk citra. Kemudian citra RGB diubah menjadi citra HSV

agar garis lebih mudah dideteksi.

Thresholding

Proses dilakukan terhadap citra ‘b’, sehingga dihasilkan citra hasil threshold dengan

batas yang telah ditentukan.

Menentukan Region of Interest

Proses ini berfungsi untuk menentukan area seleksi dari citra yang akan di deteksi.

Proses dilakukan terhadap citra ‘a’ dengan membuat area kotak berwarna merah, area

didalam kotak tersebut yang siap untuk diseleksi.

Menentukan koordinat dan deteksi garis citra

Pada proses ini dilakukan penentuan koordinat tengah dari citra hasil thresholding.

Memasukkan hasil dalam satu frame

Proses ini merupakan proses terakhir, citra hasil deteksi dan dari proses ROI

digabungkan kedalam satu frame. Dari frame tersebut diperoleh gambar hasil deteksi

dan nilai dari koordinat tengah garis.

Rancangan perangkat lunak

Rancangan perangkat lunak dalam sistem ini terdapat dalam proses pengolahan citra.

Perangkat lunak menerima masukan berupa gambar dari kamera dan memproses nya.Dalam

penelitian ini rancangan perangkat lunak dibagi menjadi tiga bagian yaitu bagian

preprocessing image, deteksi titik tengah dan tepi dengan blob, serta Region of Interest.

5

Preprocessing Image

Proses awal yang dilakukan adalah pengambilan citra oleh handycam sebagai masukan.

Kemudian mengubah tipe masukan pada kamera menjadi IplImage sekaligus deklasrasi

pointer untuk citra. Proses berikutnya adalah membuat citra RGB. Setelah itu proses

berikutnya adalah melakukan konversi dari citra RGB ke HSV. Pada proses ini dicari nilai

batas atas dan batas bawah nilai HSV untuk membedakan warna yang akan di threshold..

Setelah itu dilakukan proses thresholding untuk mendapatkan citra biner, sehingga terlihat

daerah yang termasuk objek dan background. Objek dalam hal ini adalah garis putih pada

landasan sedangkan background adalah landasan itu sendiri.Diagram alir pada preprocessing

image ini ditunjukkan pada Gambar 2.

Gambar 3 Diagram Alir Preproccessing Image

6

Deteksi garis

Proses pada deteksi tepi setelah citra dari landasan berhasil dipisah antara garis putih dengan

latar belakang nya adalah pencarian titik tengah pada garis landasan. Diagram alir dari proses

ditunjukkan pada Gambar 3. Proses dimulai dengan deklarasi variable, fungsi, dan pointer.

Kemudian dibuat citra 8 bit 1 channel atau grayscale, selanjutnya proses memasukkan nilai

terkini dalam garis. Kemudian dibuat variable untuk mengisi nilai tersebut, variable yang

dibuat mewakili dua titik koordinat x dan y serta lebar (width) dan tinggi (height). Proses

selanjtnya mencari nilai piksel dari citra. Apabila terdeteksi dan memiliki luas area melebihi

100 piksel proses akan dilanjutkan.

Region of Interest

Sebuah citra dapat dianggap mengandung sub citra yang kadang kala disebut region of

interest ( ROI), atau daerah. Daerah yang dimaksud adalah bagian dari sebuah citra dimana

memungkinkan diproses untuk menekan blur sementara bagian lain diproses untuk

meningkatkan penampilan warna. Pada system ini fungsi ROI untuk mendeteksi garis yang

masuk pada area tersebut. Sehingga apabila terdapat citra garis yang berada diluar ROI maka

proses pendeteksi tidak dilakukan

Gambar 4 Citra dengan ROI

Pada citra yang ditunjukkan pada Gambar 3 sebuah ROI didefinisikan di bagian sudut kanan

atas dari sebuah citra. Metode ini berguna salah satunya untuk memotong sebuah objek dari

citra, atau jika diinginkan untuk proses template matching dengan sub-citra.

Landasan pacu

7

Perancangan landasan pacu dibuat menyerupai landasan pesawat terbang yang memiliki

Preceision Approach Instrument. Oleh sebab itu pola pembuatan garis pada landasan

mengacu pada standard FAA tersebut, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4. Garis

landasan dibuat berwarna putih dengan ukuran dan panjang lintasan yang telah ditentukan

menyerupai landasan pesawat terbang.

Gambar 5 Pola Garis Landasan Precision Approach Instrument

Penggunaan landasan pacu pada penelitian ini sebagai objek dalam pengambilan data video

terbang. Landasan pacu (runway) dibuat menyerupai landasan asli untuk pesawat terbang

seperti yang ditunjukkan Gambar 5. Pembuatan garis landasan menggunakan kertas berwarna

putih dengan ukuran panjang dan lebar ± 29,5 x 5 centimeter. Lokasi landasan pacu berada di

arah timur laut Sekolah Tinggi Teknologi Adisutjipto (STTA) berada di daerah

Maguwoharjo, Sleman.

Gambar 6 Pola Garis Pada Landasan

Panjang dan lebar lintasan beraspal kurang lebih 68 meter dan 5,25 meter. Panjang garis pada

landasan dibuat sepanjang kurang lebih 20 meter. Pola garis disusun menyerupai landasan

8

pada pesawat terbang sesuai dengan standar dari FAA (Federal Aviation Administration)

dengan skala 1:40.

DAFTAR PUSTAKA

S.A, Muhammad, H. Agus, S. Raden. Purwarupa Sistem Pendeteksi Garis Landasan Pacu pada Pesawat Terbang. 2012.UGM. Yogyakarta. IJEIS, Vol.2, No.2, October 2012, pp.199 ~208 ISSN: 2088-3714 Mulyani, A. Katjuk, S. Joko. Autolanding Pada UAV (Unmanned Aerial Vehicle) Menggunakan Kontroler PID-Fuzzy.2012. Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS). Surabaya. JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2012) 1-5

9