Fungsi GPS pada Drone: Menjelajahi Teknologi yang Meningkatkan Kemampuan Terbang
Pengertian dan Cara Kerja GPS pada Drone
GPS (Global Positioning System) adalah sistem navigasi dan penentuan posisi menggunakan satelit. Pada drone, GPS berfungsi untuk menentukan lokasi geografis drone secara real-time dengan akurasi tinggi.
GPS drone bekerja dengan menerima sinyal dari minimal 3 satelit GPS yang mengorbit bumi. Berdasarkan perbedaan waktu sinyal diterima, GPS drone dapat menghitung jarak ke satelit dan menentukan koordinat lokasinya secara tepat.
Akurasi GPS pada drone umumnya berkisar 2-5 meter. GPS drone juga dilengkapi sensor inersia dan penerima GLONASS untuk meningkatkan akurasi hingga centimeter. Ketepatan koordinat memungkinkan drone melakukan penerbangan otomatis berdasarkan waypoint yang telah diprogram.
Dengan demikian, integrasi GPS memungkinkan drone untuk terbang secara mandiri dan akurat menuju lokasi yang ditargetkan. Ini membuka banyak kemungkinan aplikasi drone di masa depan.
Baca juga: Ini Dia Jenis-Jenis Alat Survey Pemetaan
Jenis Penerima GPS pada Drone
Ada dua jenis utama penerima GPS yang digunakan pada drone, yaitu penerima GPS standalone dan terintegrasi.
Penerima GPS Standalone
Penerima GPS standalone adalah modul GPS yang berdiri sendiri dan terpisah dari komponen elektronik lainnya pada drone. Keuntungan utama dari jenis ini adalah akurasi yang sangat tinggi karena fokusnya hanya pada fungsi GPS. Penerima standalone umumnya digunakan pada drone profesional dan memiliki chipset seperti U-Blox NEO series.
Namun, penerima standalone biasanya lebih mahal dan memerlukan kabel serta antarmuka tambahan untuk terhubung dengan flight controller drone. Ini menambah berat dan kompleksitas drone.
Penerima GPS Terintegrasi
Sebaliknya, penerima GPS terintegrasi sudah tergabung ke dalam flight controller drone. Ini menghemat berat dan biaya karena tidak memerlukan komponen tambahan. Namun akurasinya sedikit lebih rendah dibandingkan GPS standalone.
Contoh chipset GPS terintegrasi yang populer digunakan pada flight controller drone antara lain MediaTek, ST Microelectronics, Broadcom, dan Qualcomm. Meski akurasi sedikit berkurang, penerima terintegrasi lebih cocok untuk drone pemula dan amatir.
Cara Kerja Penentuan Posisi oleh GPS
GPS menentukan posisi dengan memanfaatkan prinsip triangulasi oleh satelit. Setidaknya empat satelit GPS diperlukan untuk menentukan posisi tiga dimensi secara akurat. Tiap satelit terus-menerus memancarkan sinyal yang berisi data waktu dan posisi orbitnya. Penerima GPS di permukaan bumi kemudian menangkap sinyal ini dan mengukur jarak ke satelit berdasarkan waktu tempuh sinyal.
Dengan mengetahui jarak ke satelit yang berbeda, penerima GPS dapat melakukan triangulasi untuk menentukan posisi. Semakin banyak satelit yang terjangkau, semakin tinggi akurasi posisi yang didapat. Faktor cuaca, obstruksi, dan ketinggian juga mempengaruhi kualitas sinyal GPS dan delay dalam penentuan posisi.
Teknologi GPS terus disempurnakan untuk meningkatkan kecepatan dan akurasi penentuan posisi. Integrasi dengan sistem navigasi lainnya seperti GLONASS juga dilakukan demi performa optimal. Prinsip triangulasi GPS telah merevolusi cara kita menentukan posisi dan ber navigasi.
Presisi Lokasi GPS Drone
Presisi lokasi GPS drone ditentukan oleh beberapa faktor. Faktor utama yang mempengaruhi presisi adalah jenis penerima GPS yang digunakan. Penerima GPS standar pada drone memiliki akurasi horizontal sekitar 2.5 meter dan akurasi vertikal sekitar 5 meter.
Namun, dengan menggunakan teknik Real Time Kinematic (RTK), akurasi horizontal bisa mencapai 1-2 cm dan akurasi vertikal 3-5 cm. RTK memanfaatkan data koreksi dari stasiun referensi GPS untuk meningkatkan presisi.
Cara lain untuk meningkatkan akurasi termasuk menggunakan penerima ganda, filter Kalman, dan integrasi sensor inersia. Secara umum, presisi vertikal lebih rendah dibanding horizontal karena faktor gangguan ionosfer. Dengan terus mengembangkan perangkat keras dan perangkat lunak GPS, diharapkan akurasi lokasi drone akan semakin tinggi di masa mendatang.
GPS Memungkinkan Penerbangan Otonom
GPS memungkinkan drone untuk terbang secara otomatis tanpa input konstan dari pilot. Ini dicapai dengan memanfaatkan fungsi waypoint GPS navigation.
Pilot memprogram serangkaian koordinat geografis atau waypoints ke dalam sistem kontrol penerbangan drone. Kemudian drone akan terbang secara otomatis dari satu waypoint ke waypoint lainnya berdasarkan misi yang ditentukan.
Contoh misi otonom dengan GPS adalah survei lapangan untuk pemetaan. Drone diprogram untuk terbang mengikuti pola grid di atas area tertentu sambil mengambil foto. Foto-foto ini kemudian digabungkan untuk membuat peta detail area tersebut.
GPS navigation juga memungkinkan drone melakukan penerbangan bolak-balik secara otomatis. Ini berguna untuk misi pemantauan perbatasan, pipa minyak, atau transmisi listrik dimana drone harus terbang berulang sepanjang rute yang sama.
Keamanan Penerbangan Drone
GPS memberikan peningkatan signifikan dalam keamanan operasional drone. Dengan data lokasi yang akurat dan real-time, risiko kehilangan atau tabrakan drone dapat dikurangi secara drastis.
GPS mencegah kehilangan drone dengan memungkinkan pilot untuk selalu mengetahui posisi drone saat terbang. Jika sinyal drone hilang atau terputus, koordinat terakhir yang diketahui dapat digunakan untuk melacak dan menemukan drone dengan cepat.
Selain itu, integrasi GPS memudahkan pemantauan dan pengendalian drone dari jarak jauh. Operator dapat memonitor pergerakan drone secara menyeluruh dan melakukan intervensi jika drone menyimpang dari rute yang ditetapkan.
GPS juga memungkinkan penerapan geo-fencing, yaitu membatasi area terbang drone dalam perimeter virtual tertentu. Jika drone berpotensi melanggar batas yang telah ditentukan, sistem akan secara otomatis mengembalikannya ke area yang aman. Geo-fencing sangat penting untuk mencegah drone memasuki wilayah terlarang atau berbahaya.
Pemetaan dan Survey Lapangan
Penggunaan teknologi drone dan GPS telah merevolusi kemampuan pemetaan area yang luas. Dengan dilengkapi sensor GPS yang presisi, drone dapat dengan cepat mengumpulkan data geospasial dari udara untuk menghasilkan peta dan model 3D yang sangat detail dari wilayah yang disurvei.
Beberapa keunggulan utama penggunaan drone untuk pemetaan dan survey lapangan adalah kecepatan yang jauh lebih tinggi dibandingkan metode konvensional, akses ke area yang sulit dijangkau, serta tingkat detail dan akurasi data yang didapat. GPS memungkinkan setiap data yang dikumpulkan drone memiliki informasi geotagging lokasi yang akurat.
Dengan data yang dihasilkan drone, berbagai peta dan model 3D dapat dibuat untuk beragam kebutuhan seperti perencanaan lahan pertanian, proyek konstruksi, inspeksi infrastruktur, hingga konservasi habitat liar. Penggunaan drone telah mengubah cara kerja para surveyor, arsitek, insinyur, dan banyak profesi lain yang memerlukan data spasial yang teliti.
Integrasi GPS pada drone telah memodernisasi pekerjaan pemetaan dan survey menjadi lebih efisien, menyeluruh, dan akurat. Data spasial yang dihasilkan memiliki tingkat detail yang tidak mungkin diperoleh dengan cara manual atau metode lama.
Fotografi dan Videografi Udara
GPS memungkinkan drone mengambil foto dan video udara dengan presisi tinggi karena mampu menentukan koordinat geografis dengan akurat. Fitur auto-hover drone berbasis GPS memudahkan pilot untuk menjaga posisi drone tetap stabil saat merekam objek di darat. Selain itu, data lokasi yang direkam bersama foto atau video memungkinkan pengguna melakukan post-processing dengan menambahkan informasi geotagging.
Dengan GPS, pengguna dapat melacak objek tertentu di darat dan drone akan secara otomatis mengikuti pergerakannya sambil merekam video. Ini sangat bermanfaat untuk membuat rekaman acara olahraga, konser, maupun kegiatan outdoor lainnya. Data GPS juga memungkinkan penggabungan beberapa foto menjadi mosaic udara atau peta 3D melalui proses photogrammetry.
Secara keseluruhan, integrasi GPS telah meningkatkan kemampuan fotografi dan videografi udara drone, memungkinkan produksi konten visual dengan kualitas dan fleksibilitas yang lebih tinggi.
Operasi Pencarian dan Penyelamatan
Drone telah menjadi alat yang sangat berharga dalam operasi pencarian dan penyelamatan (SAR) untuk menemukan orang hilang atau terjebak bencana. Fungsi GPS pada drone sangat meningkatkan efisiensi pencarian, terutama di area yang sangat luas atau sulit diakses seperti hutan, gunung, atau lautan.
Dengan data koordinat GPS yang akurat, drone dapat memetakan wilayah pencarian secara sistematis. Operator dapat memprogram rute penerbangan otomatis drone untuk men-scan lokasi yang luas dalam waktu singkat. Kamera dan sensor pada drone juga memungkinkan deteksi objek atau keberadaan manusia di bawah dengan lebih cepat.
Selain pencarian, drone dengan GPS berguna untuk membantu evakuasi dan penyelamatan korban bencana. Dengan cepat drone dapat terbang ke lokasi terpencil pascabencana untuk mengirimkan perlengkapan penyelamatan atau mengevakuasi korban yang terluka. GPS drone sangat bermanfaat untuk menargetkan bantuan pada titik-titik kritis di wilayah bencana yang luas.
Perkembangan dan Tren GPS Drone Masa Depan
Teknologi GPS pada drone terus berkembang pesat untuk meningkatkan akurasi dan integrasi sistem yang lebih baik. Salah satu tren terbaru adalah penggunaan chipset GPS drone khusus yang dirancang untuk menyediakan data posisi yang sangat presisi untuk aplikasi seperti pemetaan dan survey lapangan.
Selain itu, GPS drone juga mulai banyak diaplikasikan dalam pengiriman logistik dan transportasi. Drone delivery menggunakan GPS dan waypoint routing untuk terbang secara otomatis mengantarkan paket ke lokasi tujuan. Teknologi ini diharapkan dapat meningkatkan efisiensi pengiriman barang.
Namun demikian, perkembangan GPS drone juga menimbulkan tantangan terkait pengaturan dan privasi. Pemerintah perlu menetapkan regulasi yang tepat agar penggunaan GPS drone dapat diawasi dan tidak disalahgunakan. Produksi drone komersial juga perlu mempertimbangkan aspek keamanan data posisi pengguna.
Baca juga: Pengertian, Fungsi, dan Jenis Peta Umum dalam Kehidupan Sehari-hari
Kesimpulan
Fungsi GPS telah merevolusi penggunaan drone, membuka kemungkinan baru dalam teknologi dan aplikasi. Dengan memahami cara kerja dan manfaatnya, kita dapat lebih mengoptimalkan penggunaan drone di masa depan untuk berbagai kebutuhan yang lebih luas dan efisien.
Referensi:
Ali, M.F. et al. (2023) ‘Energy Performance Review of battery-powered drones for search and rescue (SAR) operations’, IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 1261(1), p. 012021. doi:10.1088/1755-1315/1261/1/012021.
azizun.rohman, O. (2019) GPS UNTUK PEMETAAN?, geodesigeodinamikftugmacid GPS untuk Pemetaan Comments. Available at: https://geodesigeodinamik.ft.ugm.ac.id/2019/09/23/595/ (Accessed: 03 May 2024).
Gowda, M. (no date) Tracking drone orientation with multiple GPS receivers. Available at: https://synrg.csl.illinois.edu/papers/drone-attitude-camera.pdf (Accessed: 03 May 2024).
Hartono, B. (no date) Akurasi GPS pada low-budget autonomous quadcopter. Available at: http://eprints.itenas.ac.id/835/1/Akurasi%20GPS%20pada.pdf (Accessed: 03 May 2024).
Hidayat, R. and Mardiyanto, R. (2017) ‘Pengembangan Sistem Navigasi Otomatis Pada UAV (unmanned aerial vehicle) Dengan GPS(Global Positioning System) waypoint’, Jurnal Teknik ITS, 5(2). doi:10.12962/j23373539.v5i2.16342.
