LEMBAR PENGESAHAN REKAYASA TRACKING VIDEO ROKET SAAT UJI TERBANG

Transkripsi

1 LEMBAR PENGESAHAN Judul Penelitian: Fokus Bidang Prioritas: Lokasi Penelitian: REKAYASA TRACKING VIDEO ROKET SAAT UJI TERBANG Teknologi Pertahanan dan Keamanan. LAPAN Rumpin Kab. Bogor. Keterangan Lembaga Pelaksana/Pengelola Penelitian Lembaga Pelaksana Penelitian Nama Kordinator/Peneliti Utama Hedy Aditya Baskhara, S.T., M.T. Nama Lembaga/Institusi LAPAN. Alamat Unit Organisasi Pusat Teknologi Roket, Bidang Motor Roket, Jl. Raya LAPAN No. 2, Mekarsari, Rumpin, Kab. Bogor, Telp/Fax/ Jangka waktu kegiatan 8 bulan Biaya Tahun ke-1 Rp ,00 Total Biaya Rp ,00 Kegiatan Baru Rekapitulasi Biaya Tahun yang Diusulkan No Uraian Jumlah 1 Gaji dan Upah Rp Bahan Habis Pakai Rp Peralatan Rp 0 4 Perjalanan Rp Lain-lain Rp Jumlah biaya yang diusulkan Rp Disetujui, Kordinator Kegiatan, Kepala Pusat Teknologi Roket, LAPAN. Hedy Aditya Baskhara,S.T., M.T. Ir. Yus Kadarusman Markis, Dipl. Ing.

2 EXECUTIVE SUMMARY REKAYASA TRACKING VIDEO ROKET SAAT UJI TERBANG PROGRAM PRODUKTIVITAS LITBANG IPTEK Fokus Bidang Prioritas: Teknologi Pertahanan dan Keamanan Peneliti Utama: Hedy Aditya Baskhara, S.T., M.T. PUSAT TEKNOLOGI ROKET DEPUTI BIDANG TEKNOLOGI DIRGANTARA LEMBAGA PENERBANGAN DAN ANTARIKSA NASIONAL Jl. Raya LAPAN no.2, Desa Mekarsari, Kec. Rumpin, Kab. Bogor, Telp/Fax: ,

3 1. Teknologi untuk mendeteksi wahana yang bergerak di angkasa yang sudah cukup lama kita kenal adalah RADAR (Radio Detection and Ranging), teknologi ini ditemukan sejak tahun 1915 dan sampai saat ini teknologi ini masih cukup efektif namun relatif mahal, selanjutnya orang terus melakukan penelitian untuk mendapatkan metode baru untuk dapat menentukan posisi dari suatu objek yaitu dengan GPS. Dengan kemajuan teknologi sekarang ini, pengamatan suatu objek menjadi lebih praktis. Untuk mengamati wahana yang bergerak tidak perlu dilakukan secara langsung dan terus-menerus pada wahana yang bergerak tersebut, namun cukup dengan mengarahkan kamera ke wahana tersebut. Untuk keperluan rocket tracking tentunya kamera tersebut perlu dilengkapi dengan system penggerak, dan system penggerak ini bisa berupa motor dc atau servo. System penggerak kamera ini terhubung dengan komputer. Untuk mendeteksi sebuah gerakan terlebih dahulu kamera mengakuisisi gambar video roket dan mengirimkannya ke komputer. Komputer melaksanakan algoritma secara real time untuk mencari tahu arah gerakan dari roket dengan membandingkan dua frame dari hasil akuisisi kamera. Output dari algoritma tersebut akan menjadi informasi yang akan dikirimkan ke system penggerak untuk mengontrol pergerakan kamera. Dengan metode ini diharapkan dapat dilakukan rekayasa tracking video rocket saat uji terbang. Salah satu hal yang dapat memberikan masukan dalam pengkajian kinerja uji terbang roket balistik adalah hasil dokumentasi foto dan video uji terbang roket. Selama ini dalam pelaksanaan pengambilan gambar foto dan video saat uji terbang, dilakukan menggunakan cara manual yaitu dengan bantuan gerakan tangan petugas pengambil gambar foto dan video. Pada saat saat tertentu, hasil gambar foto dan video tidak memberikan hasil yang diharapkan, hal ini bergantung pada keahlian dan pengalaman petugas tersebut. Oleh sebab pengujian terbang roket yang dilakukan, tidak dapat diulangi kembali, sedangkan kepastian hasil dokumentasi foto dan video sangat diharapkan, maka diusulkan suatu alat bantu penjejakan video roket saat uji terbang.

4 2. Riset ini bertujuan untuk: Riset yang diusulkan ini bertujuan untuk rancang bangun prototype sistem tracking video roket saat uji terbang. Gambar-1. Konsep usulan rancang bangun prototipe sistem tracking video roket saat uji terbang. Kegiatan awal dan menengah dilakukan di ruang kontrol Bidang Motor Roket, Pustekroket, LAPAN. Kegiatan akhir dilaksanakan di Balai Produksi dan Pengujian, Pustekroket, LAPAN. Sedangkan fokus kegiatan dibagi menjadi: Tahap Desain, bulan 1 s/d bulan 3. Tahap Pembuatan sistem, bulan 3 s/d bulan ke 6. Tahap Pengujian (Validasi desain dan Uji sistem), bulan 6 s/d 8. Tahap pelaporan hasil, bulan ke 8. Bentuk kegiatan diawali dengan penyiapan referensi dan penunjang penelitian, sehingga dapat menyiapkan algoritma penjejakan video roket terbang yang terbaik yang dapat digunakan. Dengan dasar tersebut, dilanjutkan dengan rancangan sistem tracking video saat uji terbang, dibahas dan dikaji bersama tim. Rancangan sistem siap, maka dilakukan pembuatan sistem mekanis dan elektris serta pembuatan software tracking. Jika telah selesai maka dilakukan integrasi seluruh sistem dan dilaksanakan validasi sistem. Berikutnya melakukan uji sistem tracking video, yang pertama dengan wahana bergerak yang lebih pelan kemudian semakin lama semakin cepat sampai batas kemampuan sistem tracking video, dan terakhir adalah melakukan pembuatan laporan hasil.

5 3. Tahapan pelaksanaan kegiatan disusun dalam bentuk tabel sebagai berikut: Tahapan No Kegiatan 1. Tahap desain 2. Tahap Pembuatan sistem 3. Tahap pengujian (validasi desain dan uji sistem) 4. Tahap pelaporan hasil Deskripsi Tahapan Kegiatan Pemahaman konsep pengolahan citra digital serta pemilihan metoda pendeteksian gerak (penyiapan referensi dan penunjang penelitian, serta desain sistem tracking video). Pengenalan obyek untuk pendeteksian, sehingga diperoleh analisis citra untuk diolah datanya dan keluarannya adalah memberikan keluaran perintah pada perangkat pergerakan posisi obyek (pembuatan sistem mekanis dan elektris tracking serta integrasi mekatronis sistem tracking video). Uji validasi system tracking video roket saat ada wahana bergerak mulai dari gerak wahana pelan sampai maksimum tracking gerak dan uji sistem tracking video saat uji terbang UAV/roket (validasi desain dengan software tracking dan uji sistem tracking video). Pembuatan laporan hasil uji sistem tracking video roket saat uji terbang. Alokasi Waktu (minggu) Kendala-Hambatan dalam pelaksanaan kegiatan adalah perlunya optimasi dalam sistem penggerak mekanis untuk sistem tracking video roket saat uji terbang. jadwal kegiatan sering tabrakan dengan jadwal kegiatan pokok dari Bidang atau kepusatan, sehingga terjadi pergeseran pelaksanaan kegiatan.

6 4. Dari segi pengelolaan administrasi manajerial dapat diuraikan sebagai berikut: Untuk perencanaan anggaran adalah sesuai dengan proposal riset ini dalam rancangan pembiayaan, yaitu: Rekapitulasi Biaya Keseluruhan untuk Tahun yang Diusulkan: (sesuai panduan PKPP 2012). No Uraian Jumlah Persentasi 1 Gaji dan Upah Rp ,0026 % 2 Bahan Habis Pakai Rp ,5529 % 3 Peralatan 0 0 % 4 Perjalanan Rp ,0444 % 5 Lain-lain Rp ,4001 % Jumlah biaya keseluruhan Rp % Mengenai mekanisme pengelolaan anggaran adalah menyesuaikan dengan arahan pengelola dari LAPAN, maka penggunaan dana awal termin-1 digunakan untuk pembayaran honor OJ selama 2 bulan. Tahap berikutnya adalah pelaksanaan pengadaan bahan dengan melaksanakan pengadaan bahan oleh tim pengadaan barang dan jasa dari Pusteksroket, dan pada riset ini, pelaksanaan administrasi dilaksanakan oleh sekretariat penelitian. Termin ke-2 dilaksanakan untuk pembayaran honor OJ, dan mengajukan SPPD (Unit Perjalanan) melalui sekretariat penelitian, yang nantinya disampaikan ke pengelola PKPP dari LAPAN. Termin ke-3 direncanakan untuk pelaksanaan kegiatan tahap pengujian sistem dengan mengajukan pembayaran honor OJ, SPPD (Unit Perjalanan), dan tahap pelaporan hasil dengan melaksanakan Unit Lain-lain. Untuk rancangan dan perkembangan pengelolaan aset adalah aset tersebut akan diserahkan kepada Pusat Teknologi Roket, Deputi Teknologi Dirgantara, LAPAN, untuk dapat dikembangkan menjadi alat bantu penjejakan roket saat uji terbang dengan penggunaan sebagai alat bantu perolehan data visual (dokumentasi video) roket saat uji terbang, atau jika dimungkinkan untuk dapat diintegrasikan dengan sistem perolehan data telemetri, maka sistem kontrol gerak mekanis alat bantu penjejakan ini dapat dibuat paralel.

7 Sedangkan dari sisi kendala-hambatan administrasi manajerial tidak mempunyai kendala yang berarti, walau pada tahap awal realisasi pengadaan bahan terlambat, tetapi dapat teratasi. 5. Metoda pencapaian target kinerja Rancangan desain penelitian didasari oleh tujuan penelitian ini yaitu rancang bangun prototype sistem tracking video roket saat uji terbang, sehingga rancangan desain penelitian sebagai berikut: TAHAP-1: Desain sistem tracking video saat uji terbang. TAHAP-2: Pembuatan dan integrasi mekatronis system. TAHAP-3: Pengujian sistem. Data dan informasi perkembangan pelaksanaan metode kegiatan dengan output yang dihasilkan berdasarkan rancangan desain, diberikan gambaran berikut ini: TAHAP-1: Desain sistem tracking video saat uji terbang. a. Pemahaman konsep dan pengolahan sinyal digital : Dilakukan dengan telaah referensi yang ada kaitannya dengan konsep dan pengolahan sinyal digital. Gambar-2. Pemahaman konsep pengolahan sinyal digital dan pemilihan metoda pendeteksian gerak. b. Pemilihan metoda pendeteksian gerak, dengan memilih prinsip analisis citra menggunakan metoda camshift algorithm, serta hasil analisis citra memberikan keluaran perintah pada perangkat pergerakan (tracking) posisi obyek. Dasar dari camshift algorithm adalah menggunakan mean shift

8 algorithm, yaitu suatu teknik pendakian gradien dari distribusi probabiliti untuk perolehan mendekati puncak. Algoritma mean shift: 1) Pilih besar jendela pencari untuk obyek yang dipilih. 2) Pilih lokasi inisial dari jendela pencari. 3) Hitung lokasi rerata didalam jendela tersebut. 4) Pusat jendela pencari terletak pada lokasi rerata yang dihitung pada langkah ke-3 diatas. 5) Ulangi langkah 3 dan langkah 4 sampai konvergen (atau sampai lokasi rerata bergerak melewati nilai ambang yang telah ditentukan). c. Rancangan model mekanis pendukung sistem: Rancangan model mekanis ini, dirancang oleh salah satu anggota penelitian ini, dengan harapan dapat mengikuti gerak roket saat terbang. Gerakan yang dapat dilakukan adalah gerak pan (horizontal) sampai 340 derajat, dan gerak tilt (vertikal) sampai 120 derajat, jadi ada saklar pada posisi-posisi tersebut yang dapat memberikan interupsi pada sistem kontrol elektris, agar gerak menjadi terhenti atau kembali pada posisi default (0,0).

9 Gambar-3. Rancangan model mekanis pendukung sistem. Bahan mekanis pendukung sistem terbuat dari logam alumunium, dan khusus bagian bawah (dudukan mekanis) terbuat dari logam bukan alumunium, jadi lebih berat dan diharapkan kokoh untuk mendukung perangkat sensor visual. d. Rancangan model elektris pendukung sistem: Gambar-4. Rancangan model elektris pendukung sistem. Sebagai masukan elektris pendukung sistem, digunakan sensor visual ( saat ini masih gunakan webcam, ke depan menggunakan handycam). Koneksi masukan ke pengolah data citra obyek ( disini menggunakan embedded system) adalah konektor USB (Universal Serial Bus), berikutnya oleh embedded system diterjemahkan sesuai camshift algorithm, sehingga dihasilkan jendela obyek pada peraga monitor dan perintah pada sistem elektris pendukung untuk menggerakkan sistem mekanis penggerak (melalui motor driver), yang dapat di ilustrasikan pada gambar dibawah ini: Gambar-5. Prototipe sistem tracking video roket saat uji terbang.

10 TAHAP-2: Pembuatan dan integrasi mekatronis system. a. Sistem mekanis pendukung: b. Sistem elektris pendukung: Gambar-6. Bentuk jadi sistem penggerak mekanis. Gambar-7. Rangkaian elektronika untuk motor driver dan sensor visual. Integrasi mekatronis sistem adalah dengan menggabungkan sistem mekanis pendukung dan sistem elektris pendukung termasuk embedded system (pengolah data citra obyek) dengan perangkat lunak penjejak video roket saat uji terbang. TAHAP-3: Pengujian sistem. 1. Validasi desain dengan perangkat lunak penjejak video (tracking software) : Sedang dalam proses...

11 2. Uji sistem tracking video roket saat uji terbang: Sedang dalam proses... Hasil saat ini: Melakukan proses tahap pengujian sistem dengan melakukan validasi desain dengan perangkat lunak penjejak video (tracking software), seperti pemrograman lanjut pada perangkat lunak penjejak video roket saat uji terbang, dan interaksi antar komponen perangkat penunjang system, sehingga keluaran perangkat lunak penjejakan visual dapat mengakses perangkat pergerakan posisi obyek, dan mengikuti pergerakan obyek yang diinginkan. Kendala yang dihadapi: a. Pada saat pengereman dan starting motor untuk pergerakan pada penggerak mekanis, didapat ada sisa momen beban terhadap pengereman, sehingga tidak bisa kembali pada posisi default (0,0), dan starting motor yang agak terbebani oleh beban diatas motor (motor untuk posisi pan) sehingga terlihat agak lambat untuk starting motor penggerak. b. Pengenalan warna obyek belum maksimal dalam nilai-nilai dari masingmasing pecahan warna putih yaitu RGB (R : ; G: ; B : 0-255). Sehingga untuk khususnya warna api belum diperoleh besaran nilai-nilai RGB, sedangkan warna dasar untuk merah (R) telah diperoleh dan warna dasar biru (B) telah diperoleh.

12 Rencana perbaikan yang akan dilakukan: a. Pemberian gigi cacing dan roda gigi pada as motor penggerak mekanis, jadi perlu optimasi pada sistem penggerak mekanis untuk sistem tracking video roket saat uji terbang. b. Pencarian nilai-nilai maksimal untuk beberapa warna obyek. c. Perintah-perintah pada perangkat lunak penjejak video roket saat terbang, masih perlu direvisi agar obyek berwarna dapat diikuti pergerakkannya. 6. Potensi pengembangan kedepan Kerangka pengembangan ke depan dari hasil penelitian ini nantinya akan dapat di integrasikan dengan sistem roket kendali (guided missile) yang sudah sejak lama dikembangkan oleh LAPAN, dengan pengembangan ke depan penelitian ini adalah melakukan rancangan optimasi sensor visual yang dilengkapi dengan focus control, zooming control digabung dengan lensa telezoom, serta konsep sistem penggerak penjejak visual yang lebih mampu mengangkat beban yang lebih besar serta torsi motor yang mendukung pengereman dan starting yang baik, dalam rangka mendukung optimasi sensor visual. Untuk strategi pengembangan ke depan dari penelitian ini, bahwa secara prinsip adalah penjejakan visual roket terbang, akan tetapi jika ditumpangkan dengan suatu sistem perolehan data telemetri, maka diharapkan data visual dan data telemetri roket terbang dapat diperoleh dengan lebih baik. 7. Sinergi koordinasi kelembagaan dan program Kerangka sinergi koordinasi dapat dibuat dalam bentuk tabel, sebagai berikut: No Koordinasi Deskripsi Koordinasi 1 Kepala Bidang Motor Roket, Pustekroket, Detekgan, LAPAN. Koordinasi pemanfaatan prototipe alat bantu penjejakan video roket saat uji terbang, untuk keperluan dokumentasi video roket terbang, sebagai salah satu bagian dari evaluasi/analisis uji terbang roket. 2 Kepala Bidang Koordinasi tahap pengujian sistem dengan

13 Kendali, Pustekroket, Detekgan, LAPAN. 3 Kepala Balai Produksi dan Pengujian, Pustekroket, Detekgan, LAPAN. wahana uji bukan roket terbang, seperti UAV atau wahana lainnya, serta kemungkinan integrasi dengan sistem perolehan data telemetri yang paralel dengan sistem perolehan data dokumentasi video roket saat uji terbang. Koordinasi pelaksanaan tahap pengujian sistem pada saat pelaksanaan uji terbang roket. Sebagai indikator keberhasilan sinergi, digunakan dengan satuan maksimum persentasi keberhasilan sinergi koordinasi. Perkembangan sinergi adalah akan melakukan koordinasi dengan Kepala Balai Produksi dan Pengujian, Pustekroket, Detekgan, LAPAN. 8. Kerangka pemanfaatan hasil litbangyasa a. Kerangka dan Strategi Pemanfaatan Hasil Pemanfaatan hasil litbangyasa akan digunakan untuk keperluan perolehan dokumentasi video roket terbang, sebagai salah satu bagian dari evaluasi/analisis uji terbang roket, serta kemungkinan integrasi dengan sistem perolehan data telemetri yang paralel dengan sistem perolehan data dokumentasi video roket saat uji terbang (data visual). b. Indikator Keberhasilan Pemanfaatan Indikator dilaksanakan dengan satuan maksimum persentasi keberhasilan pemanfaatan hasil litbangyasa. c. Perkembangan Pemanfaatan Hasil Litbangyasa Perkembangan terakhir adalah dalam pelaksanaan tahap pengujian sistem, jadi menunggu hasil maksimal uji coba prototipe alat bantu penjejakan video roket saat uji terbang.

14 9. Kerangka keberlanjutan pemanfaatan hasil kegiatan dan dukungan program Ristek. a. Keberlanjutan Pemanfaatan Hasil Kegiatan Keberlanjutan pemanfaatan hasil kegiatan adalah sesuai dengan tujuan penelitian ini yaitu untuk keperluan perolehan dokumentasi video roket terbang, sebagai salah satu bagian dari evaluasi/analisis uji terbang roket, serta kemungkinan integrasi dengan sistem perolehan data telemetri yang paralel dengan sistem perolehan data dokumentasi video roket saat uji terbang (data visual). Prototipe ini akan dikembangkan menjadi alat bantu penjejakan video roket saat uji terbang, serta kemungkinan integrasinya dengan sistem lain. Secara prinsip adalah penjejakan visual roket terbang, dan jika ditumpangkan dengan suatu sistem perolehan data telemetri, maka diharapkan data visual dan data telemetri roket terbang dapat diperoleh dengan lebih baik. b. Keberlanjutan Dukungan Program Ristek Sesuai potensi pengembangan kedepan yaitu dengan melakukan rancangan optimasi sensor visual yang dilengkapi dengan focus control, zooming control digabung dengan lensa telezoom, serta konsep sistem penggerak penjejak visual yang lebih mampu mengangkat beban yang lebih besar, dalam rangka mendukung optimasi sensor visual, maka diharapkan dapat direalisasi kelanjutan penelitian ini menjadi alat bantu penjejakan video roket saat uji terbang yang lebih optimal. Dari hasil penelitian ini juga diharapkan akan muncul inovasi untuk pengembangan roket kendali yang lebih baik di masa yang akan datang, baik untuk roket padat maupun roket cair.

15 LAPORAN HASIL LITBANG REKAYASA TRACKING VIDEO ROKET SAAT UJI TERBANG PROGRAM PRODUKTIVITAS LITBANG IPTEK Fokus Bidang Prioritas: Teknologi Pertahanan dan Keamanan Peneliti Utama: Hedy Aditya Baskhara, S.T., M.T. PUSAT TEKNOLOGI ROKET DEPUTI BIDANG TEKNOLOGI DIRGANTARA LEMBAGA PENERBANGAN DAN ANTARIKSA NASIONAL Jl. Raya LAPAN no.2, Desa Mekarsari, Kec. Rumpin, Kab. Bogor, Telp/Fax: ,

16 LAPORAN KEKAYAAN INTELEKTUAL, HASIL PENELITIAN DAN PENGEMBANGAN, DAN HASIL PENGELOLAANNYA. Identitas Perguruan Tinggi/Lembaga Penelitian Dan Pengembangan Nama Perguruan Lembaga Penerbangan Dan Antariksa Tinggi/Lembaga Penelitian Dan Nasional (LAPAN). Pengembangan Pimpinan Drs. Bambang S. Tedjakusuma, Dipl. Ing. Alamat Jln. Pemuda Persil No.1 Rawamangun, Jakarta Timur, Telp Fax , Identitas Kegiatan, Nama/Judul Kegiatan Rekayasa tracking video roket saat uji terbang Abstraksi Untuk mendukung program kerja pemerintah Republik Indonesia, maka LAPAN sebagai Lembaga non Departemen yang salah satu tugasnya adalah mengembangkan teknologi peroketan nasional, mempunyai kewajiban untuk mendukung program tersebut sehingga LAPAN dapat berkontribusi lebih besar dalam kancah nasional untuk meningkatkan industri HANKAM. Saat ini LAPAN telah banyak melakukan penelitian pada roket balistik untuk berbagai model dan ukuran roket, khususnya roket dengan bahan bakar propelan padat sampai dengan pengujian terbang. Masih banyak yang perlu dikaji kembali untuk meningkatkan kinerja roket balistik yang selama ini dikembangkan. Salah satu hal yang dapat memberikan masukan dalam pengkajian kinerja uji terbang roket balistik adalah hasil dokumentasi foto dan video uji terbang roket. Selama ini dalam pelaksanaan pengambilan gambar foto dan video saat uji terbang, dilakukan menggunakan cara manual yaitu dengan bantuan gerakan tangan petugas

17 pengambil gambar foto dan video. Pada saat saat tertentu, hasil gambar foto dan video tidak memberikan hasil yang diharapkan, hal ini bergantung pada keahlian dan pengalaman petugas tersebut. Oleh sebab pengujian terbang roket yang dilakukan, tidak dapat diulangi kembali, sedangkan kepastian hasil dokumentasi foto dan video sangat diharapkan, maka diusulkan suatu alat bantu penjejakan video roket saat uji terbang. Secara prinsipil, alat bantu ini yang diatasnya didudukkan camera video, akan bergerak mengikuti gerak terbang roket saat dilaksanakan uji terbang roket. Sebagai pendeteksi gerak roket, adalah dengan masukan gambar video yang dihasilkan dari camera video, hasil runtun frame video kemudian diekstrasi, diuraikan menjadi obyek yang dikenali sesuai dengan setting model pengenalan obyek, yang hasilnya dibandingkan dengan model roket pada database roket, jika ada perubahan dalam sub gambar maka diperoleh gerak. Banyak algoritma untuk mendeteksi gerak, dan dalam penelitian ini akan dilakukan pencarian algoritma yang terbaik serta dukungan perangkat keras dalam tracking video, sehingga dapat diperoleh prototipe alat bantu sistem tracking video uji terbang. Hasil penelitian ini nantinya akan diintegrasikan dengan sistem roket kendali (guided missile) yang sudah sejak lama dikembangkan oleh LAPAN. Dari hasil penelitian ini juga diharapkan akan muncul inovasi untuk pengembangan roket kendali yang lebih baik di masa yang akan datang, baik untuk roket padat maupun roket cair. Kata Kunci : Deteksi gerak, pelacakan, penjejakan, roket balistik.

18 Tim Peneliti: 1. Peneliti Utama Hedy Aditya Baskhara, S.T., M.T. Bidang keahlian: Instrumentasi, dan Pengolahan Sinyal. 2. Anggota Ir. Ganda Samosir, M.Sc. Bidang keahlian: Mekanikal. Ir. Dany Setiawan, M.T. Bidang Keahlian: Instrumentasi dan Kontrol. Ir. Saeri, M.Si. Bidang Keahlian: Mekanikal Panataran Sitinjak, S.T. Bidang keahlian: Mekanikal. Waktu Pelaksanaan Mulai tgl 1 Februari 2012 s/d tgl 30 September Publikasi 1. Nama Publikasi 2. Tahun 3. Tempat Publikasi Identitas Kekayaan Intelektual dan Hasil Penelitian dan Pengembangan. Ringkasan Kekayaan Intelektual 1. Perlindungan Kekayaaan Intelektual 2. Nama Penemuan Baru 3. Nama Penemu Baru Non Komersial

19 4. Cara Alih Teknologi Ringkasan Hasil Penelitian Dan Pengembangan. 1. Hasil Peneliitian dan Pengembangan. Hasil penelitian berupa prototipe sistem tracking video roket saat uji terbang. 2. Produk, Spesifikasi dan Pemanfaatannya. Berupa prototipe untuk dapat dikembangkan menjadi alat bantu penjejakan roket saat uji terbang dengan penggunaan sebagai alat bantu perolehan data visual (dokumentasi video) roket saat uji terbang, atau jika dimungkinkan untuk dapat diintegrasikan dengan sistem perolehan data telemetri, maka sistem kontrol gerak mekanis alat bantu penjejakan ini dapat dibuat paralel. Pengelolaan 1. Pendokumentasian Pendokumentasian dilakukan dalam bentuk laporan hasil penelitian. 2. Sumber Pembiayaan dan Mitra Kerja. a. APBN : Rp ,-

20 LAPORAN AKHIR PELAKSANAAN REKAYASA TRACKING VIDEO ROKET SAAT UJI TERBANG PROGRAM PRODUKTIVITAS LITBANG IPTEK Fokus Bidang Prioritas: Teknologi Pertahanan dan Keamanan Peneliti Utama: Hedy Aditya Baskhara, S.T., M.T. PUSAT TEKNOLOGI ROKET DEPUTI BIDANG TEKNOLOGI DIRGANTARA LEMBAGA PENERBANGAN DAN ANTARIKSA NASIONAL Jl. Raya LAPAN no.2, Desa Mekarsari, Kec. Rumpin, Kab. Bogor, Telp/Fax: ,

21 DAFTAR ISI I. PENDAHULUAN 3 II. PERKEMBANGAN PELAKSANAAN KEGIATAN 5 III. METODA PENCAPAIAN TARGET KINERJA 15 IV. SINERGI PELAKSANAAN KEGIATAN 16 V. PENUTUP 18

22 BAB I. PENDAHULUAN 1. Latar Belakang Teknologi untuk mendeteksi wahana yang bergerak di angkasa yang sudah cukup lama kita kenal adalah RADAR (Radio Detection and Ranging), teknologi ini ditemukan sejak tahun 1915 dan sampai saat ini teknologi ini masih cukup efektif namun relatif mahal, selanjutnya orang terus melakukan penelitian untuk mendapatkan metode baru untuk dapat menentukan posisi dari suatu objek yaitu dengan GPS. Dengan kemajuan teknologi sekarang ini, pengamatan suatu objek menjadi lebih praktis. Untuk mengamati wahana yang bergerak tidak perlu dilakukan secara langsung dan terus-menerus pada wahana yang bergerak tersebut, namun cukup dengan mengarahkan kamera ke wahana tersebut. Untuk keperluan rocket tracking tentunya kamera tersebut perlu dilengkapi dengan system penggerak, dan system penggerak ini bisa berupa motor dc atau servo. System penggerak kamera ini terhubung dengan komputer. Untuk mendeteksi sebuah gerakan terlebih dahulu kamera mengakuisisi gambar video roket dan mengirimkannya ke komputer. Komputer melaksanakan algoritma secara real time untuk mencari tahu arah gerakan dari roket dengan membandingkan dua frame dari hasil akuisisi kamera. Output dari algoritma tersebut akan menjadi informasi yang akan dikirimkan ke system penggerak untuk mengontrol pergerakan kamera. Dengan metode ini diharapkan dapat dilakukan rekayasa tracking video rocket saat uji terbang. 2. Pokok Permasalahan Salah satu hal yang dapat memberikan masukan dalam pengkajian kinerja uji terbang roket balistik adalah hasil dokumentasi foto dan video uji terbang roket. Selama ini dalam pelaksanaan pengambilan gambar foto dan video saat uji terbang, dilakukan menggunakan cara manual yaitu dengan bantuan gerakan tangan petugas pengambil gambar foto dan video. Pada saat saat tertentu, hasil gambar foto dan video tidak memberikan hasil yang diharapkan, hal ini bergantung pada keahlian dan pengalaman petugas

23 tersebut. Oleh sebab pengujian terbang roket yang dilakukan, tidak dapat diulangi kembali, sedangkan kepastian hasil dokumentasi foto dan video sangat diharapkan, maka diusulkan suatu alat bantu penjejakan video roket saat uji terbang. 3. Maksud dan Tujuan Riset yang diusulkan ini bertujuan untuk rancang bangun prototype sistem tracking video roket saat uji terbang. Gambar-1. Konsep usulan rancang bangun prototipe sistem tracking video roket saat uji terbang. 4. Metodologi Pelaksanaan a. Lokus Kegiatan Kegiatan awal dan menengah dilakukan di ruang kontrol Bidang Motor Roket, Pustekroket, LAPAN. Kegiatan akhir dilaksanakan di Balai Produksi dan Pengujian, Pustekroket, LAPAN. b. Fokus Kegiatan Tahap Desain, bulan 1 s/d bulan 3. Tahap Pembuatan sistem, bulan 3 s/d bulan ke 6. Tahap Pengujian (Validasi desain dan Uji sistem), bulan 6 s/d 8. Tahap pelaporan hasil, bulan ke 8.

24 c. Bentuk Kegiatan Bentuk kegiatan diawali dengan penyiapan referensi dan penunjang penelitian, sehingga dapat menyiapkan algoritma penjejakan video roket terbang yang terbaik yang dapat digunakan. Dengan dasar tersebut, dilanjutkan dengan rancangan sistem tracking video saat uji terbang, dibahas dan dikaji bersama tim. Rancangan sistem siap, maka dilakukan pembuatan sistem mekanis dan elektris serta pembuatan software tracking. Jika telah selesai maka dilakukan integrasi seluruh sistem dan dilaksanakan validasi sistem. Berikutnya melakukan uji sistem tracking video, yang pertama dengan wahana bergerak yang lebih pelan kemudian semakin lama semakin cepat sampai batas kemampuan sistem tracking video, dan terakhir adalah melakukan pembuatan laporan hasil. BAB II. PERKEMBANGAN PELAKSANAAN KEGIATAN 1. Tahapan Pelaksanaan Kegiatan a. Perkembangan Kegiatan Rancangan desain penelitian didasari oleh tujuan penelitian ini yaitu rancang bangun prototype sistem tracking video roket saat uji terbang, sehingga rancangan desain penelitian dibuat menjadi beberapa tahapan sebagai berikut: No Alokasi Tahapan Deskripsi Tahapan Kegiatan Waktu Kegiatan (minggu) 1. Tahap Pemahaman konsep pengolahan citra digital 8 desain serta pemilihan metoda pendeteksian gerak (penyiapan referensi dan penunjang penelitian, serta desain sistem tracking video). 2. Tahap Pembuatan sistem Pengenalan obyek untuk pendeteksian, sehingga diperoleh analisis citra untuk diolah datanya dan keluarannya adalah memberikan keluaran perintah pada perangkat pergerakan 12

25 3. Tahap pengujian (validasi desain dan uji sistem) 4. Tahap pelaporan hasil posisi obyek (pembuatan sistem mekanis dan elektris tracking serta integrasi mekatronis sistem tracking video). Uji validasi system tracking video roket saat ada wahana bergerak mulai dari gerak wahana pelan sampai maksimum tracking gerak dan uji sistem tracking video saat uji terbang UAV/roket (validasi desain dengan software tracking dan uji sistem tracking video). Pembuatan laporan hasil uji sistem tracking video roket saat uji terbang Data dan informasi perkembangan pelaksanaan kegiatan dengan output yang dihasilkan berdasarkan rancangan desain, diberikan gambaran berikut ini: TAHAP-1: Desain sistem tracking video saat uji terbang. 1) Pemahaman konsep dan pengolahan sinyal digital : Dilakukan dengan telaah referensi yang ada kaitannya dengan konsep dan pengolahan sinyal digital. Gambar-2. Pemahaman konsep pengolahan sinyal digital dan pemilihan metoda pendeteksian gerak. 2) Pemilihan metoda pendeteksian gerak, dengan memilih prinsip analisis citra menggunakan metoda camshift algorithm, serta hasil analisis citra memberikan keluaran perintah pada perangkat pergerakan (tracking) posisi obyek. Dasar dari camshift algorithm

26 adalah menggunakan mean shift algorithm, yaitu suatu teknik pendakian gradien dari distribusi probabiliti untuk perolehan mendekati puncak. Algoritma mean shift: a) Pilih besar jendela pencari untuk obyek yang dipilih. b) Pilih lokasi inisial dari jendela pencari. c) Hitung lokasi rerata didalam jendela tersebut. d) Pusat jendela pencari terletak pada lokasi rerata yang dihitung pada langkah ke-3 diatas. e) Ulangi langkah 3 dan langkah 4 sampai konvergen (atau sampai lokasi rerata bergerak melewati nilai ambang yang telah ditentukan). 3) Rancangan model mekanis pendukung sistem: Rancangan model mekanis ini, dirancang oleh salah satu anggota penelitian ini, dengan harapan dapat mengikuti gerak roket saat terbang. Gerakan yang dapat dilakukan adalah gerak pan (horizontal) sampai 340 derajat, dan gerak tilt (vertikal) sampai 120 derajat, jadi ada saklar pada posisi-posisi tersebut yang dapat memberikan interupsi pada sistem kontrol elektris, agar gerak menjadi terhenti atau kembali pada posisi default (0,0).

27 Gambar-3. Rancangan model mekanis pendukung sistem. Bahan mekanis pendukung sistem terbuat dari logam alumunium, dan khusus bagian bawah (dudukan mekanis) terbuat dari logam bukan alumunium, jadi lebih berat dan diharapkan kokoh untuk mendukung perangkat sensor visual. 4) Rancangan model elektris pendukung sistem: Gambar-4. Rancangan model elektris pendukung sistem. Sebagai masukan elektris pendukung sistem, digunakan sensor visual ( saat ini masih gunakan webcam, ke depan menggunakan handycam). Koneksi masukan ke pengolah data citra obyek ( disini menggunakan embedded system) adalah konektor USB (Universal Serial Bus), berikutnya oleh embedded system diterjemahkan sesuai camshift algorithm, sehingga dihasilkan jendela obyek pada peraga monitor dan perintah pada sistem elektris pendukung untuk menggerakkan sistem mekanis penggerak (melalui motor driver), yang dapat di ilustrasikan pada gambar dibawah ini:

28 Gambar-5. Prototipe sistem tracking video roket saat uji terbang. TAHAP-2: Pembuatan dan integrasi mekatronis system. 1) Sistem mekanis pendukung: Gambar-6. Bentuk jadi sistem penggerak mekanis. 2) Sistem elektris pendukung: Gambar-7. Rangkaian elektronika untuk motor driver dan sensor visual.

29 Integrasi mekatronis sistem adalah dengan menggabungkan sistem mekanis pendukung dan sistem elektris pendukung termasuk embedded system (pengolah data citra obyek) dengan perangkat lunak penjejak video roket saat uji terbang. TAHAP-3: Pengujian sistem. 1) Validasi desain dengan perangkat lunak penjejak video (tracking software) : Sedang dalam proses... Gambar-8. Uji validasi desain dengan perangkat lunak penjejak video. 2) Uji sistem tracking video roket saat uji terbang: Sedang dalam proses... b. Kendala-Hambatan Pelaksanaan Kegiatan Hambatan yang terjadi dalam pelaksanaan kegiatan adalah: 1) Pada saat pengereman dan starting motor untuk pergerakan pada penggerak mekanis, didapat ada sisa momen beban terhadap pengereman, sehingga tidak bisa kembali pada posisi default (0,0), dan starting motor yang agak terbebani oleh beban diatas motor (motor untuk posisi pan) sehingga terlihat agak lambat untuk starting motor penggerak. 2) Pengenalan warna obyek belum maksimal dalam nilai-nilai dari masing-masing pecahan warna putih yaitu RGB (R : ; G: 0-

30 255 ; B : 0-255). Sehingga untuk khususnya warna api belum diperoleh besaran nilai-nilai RGB, sedangkan warna dasar untuk merah (R) telah diperoleh dan warna dasar biru (B) telah diperoleh. Perbaikan yang sedang dilakukan: a) Mengurangi total beban motor penggerak dengan cara volume bagian atas sistem penggerak dikurangi berat totalnya dengan tidak mengurangi fungsinya (sudah dilaksanakan). Gambar-9. Bentuk awal sistem penggerak mekanis sebelum dikurangi berat totalnya. Gambar-10. Bentuk akhir sistem penggerak mekanis setelah dikurangi berat totalnya (beberapa ketebalan dan tinggi dikurangi). b) Pemberian gigi cacing dan roda gigi pada as motor penggerak mekanis, jadi perlu optimasi pada sistem penggerak mekanis untuk sistem tracking video roket saat uji terbang.

31 Gambar-11. Uji coba awal optimasi pemberian roda gigi pada as motor penggerak mekanis. c) Pencarian nilai-nilai maksimal untuk beberapa warna obyek. Gambar-12. Pencarian nilai-nilai maksimal untuk beberapa warna obyek, warna api belum diperoleh. d) Perintah-perintah pada perangkat lunak penjejak video roket saat terbang, perlu revisi pengenalan dan penguncian obyek agar obyek berwarna dapat diikuti pergerakkannya.

32 Gambar-13. Revisi perintah-perintah penguncian obyek berdasarkan warna. Hasil saat ini: Melakukan proses tahap pengujian sistem dengan melakukan validasi desain dengan perangkat lunak penjejak video (tracking software), seperti pemrograman lanjut pada perangkat lunak penjejak video roket saat uji terbang, dan interaksi antar komponen perangkat penunjang system, sehingga keluaran perangkat lunak penjejakan visual dapat mengakses perangkat pergerakan posisi obyek, dan mengikuti pergerakan obyek yang diinginkan. Gambar-14. Hasil akhir baru mencapai 90% tahapan pengujian.

33 2. Pengelolaan Administrasi Manajerial a. Perencanaan Anggaran Sesuai proposal riset ini dalam rancangan pembiayaan, yaitu: Rekapitulasi Biaya Keseluruhan untuk Tahun yang Diusulkan: (sesuai panduan PKPP 2012). No Uraian Jumlah Persentasi 1 Gaji dan Upah Rp ,0026 % 2 Bahan Habis Pakai Rp ,5529 % 3 Peralatan 0 0 % 4 Perjalanan Rp ,0444 % 5 Lain-lain Rp ,4001 % Jumlah biaya keseluruhan Rp % b. Mekanisme Pengelolaan Anggaran Sesuai arahan pengelola dari LAPAN, maka penggunaan dana awal termin-1 digunakan untuk pembayaran honor OJ selama 2 bulan. Tahap berikutnya adalah pelaksanaan pengadaan bahan dengan melaksanakan administrasi dan pengadaan bahan oleh tim pengadaan barang dan jasa dari sekretariat penelitian. Termin ke-2 (50 %) dilaksanakan untuk pembayaran honor OJ, dan mengajukan SPPD (Unit Perjalanan) melalui sekretariat penelitian, yang nantinya disampaikan ke pengelola PKPP dari LAPAN. Termin ke-3 (20 %) direncanakan untuk pelaksanaan kegiatan tahap pengujian sistem dengan mengajukan pembayaran honor OJ, SPPD (Unit Perjalanan), dan tahap pelaporan hasil dengan melaksanakan Unit Lain-lain. c. Rancangan dan Perkembangan Pengelolaan Aset Rancangan dan perkembangan pengelolaan aset adalah aset berwujud ini akan diserahkan kepada Pusat Teknologi Roket, Deputi Teknologi Dirgantara, LAPAN, untuk dapat dikembangkan menjadi alat bantu penjejakan roket saat uji terbang dengan penggunaan sebagai alat bantu perolehan data visual (dokumentasi video) roket saat uji

34 terbang, atau jika dimungkinkan untuk dapat diintegrasikan dengan sistem perolehan data telemetri, maka sistem kontrol gerak mekanis alat bantu penjejakan ini dapat dibuat paralel. d. Kendala-Hambatan Pengelolaan Administrasi Manajerial Tidak mempunyai kendala yang berarti, walau pada tahap awal realisasi pengadaan bahan terlambat, tetapi dapat teratasi. BAB III. METODE PENCAPAIAN TARGET KINERJA 1. Metode-Proses Pencapaian Target Kinerja Melakukan proses pembuatan sistem dengan integrasi mekatronis sistem tracking video, seperti pemrograman lanjut pada perangkat lunak dasar rekayasa tracking video roket saat uji terbang, dan proses koneksi pada komponen perangkat penunjang system, sehingga keluaran perangkat lunak penjejakan visual dapat mengakses perangkat pergerakan posisi obyek tersebut, dan mengikuti pergerakan obyek yang diinginkan. a. Kerangka Metode-Proses Dapat dilihat dalam tahap pelaksanaan kegiatan (Bab II.1.a. Perkembangan Kegiatan). b. Indikator Keberhasilan. Indikator dilaksanakan dengan satuan maksimun persentasi keberhasilan. c. Perkembangan dan Hasil Pelaksanaan Litbangyasa Perkembangan pencapaian target kinerja hingga saat ini adalah: 1. Referensi penelitian telah dilaksanakan (tahap desain). 2. Desain sistem tracking video roket telah dibuat (tahap desain). 3. Dalam proses tahap pengujian sistem (validasi desain dan uji sistem). Proses pelaksanaan saat ini: 1. Pemrograman lanjut pada perangkat lunak dasar rekayasa tracking video roket saat uji terbang, dan proses pengujian sistem. 2. Penunjang penelitian lainnya sedang dikerjakan.

35 2. Potensi Pengembangan Ke Depan a. Kerangka Pengembangan Ke Depan Hasil penelitian ini nantinya akan dapat diintegrasikan dengan sistem roket kendali (guided missile) yang sudah sejak lama dikembangkan oleh LAPAN, dengan pengembangan ke depan adalah melakukan rancangan optimasi sensor visual yang dilengkapi dengan focus control, zooming control digabung dengan lensa telezoom, serta konsep sistem penggerak penjejak visual yang lebih mampu mengangkat beban yang lebih besar, dalam rangka mendukung optimasi sensor visual. b. Strategi Pengembangan Ke Depan Secara prinsip adalah penjejakan visual roket terbang, akan tetapi jika ditumpangkan dengan suatu sistem perolehan data telemetri, maka diharapkan data visual dan data telemetri roket terbang dapat diperoleh dengan lebih baik. BAB IV. SINERGI PELAKSANAAN KEGIATAN 1. Sinergi Koordinasi Kelembagaan-Program a. Kerangka Sinergi Koordinasi No Koordinasi Deskripsi Koordinasi 1 Kepala Bidang Motor Roket, Pustekroket, Detekgan, LAPAN. Koordinasi pemanfaatan prototipe alat bantu penjejakan video roket saat uji terbang, untuk keperluan dokumentasi video roket terbang, sebagai salah satu bagian dari evaluasi / analisis uji terbang roket. 2 Kepala Bidang Kendali, Pustekroket, Detekgan, LAPAN. Koordinasi tahap pengujian sistem dengan wahana uji bukan roket terbang, seperti UAV atau wahana lainnya, serta kemungkinan integrasi dengan sistem perolehan data telemetri yang paralel dengan sistem perolehan data dokumentasi video roket saat uji terbang.

36 3 Kepala Balai Produksi dan Pengujian, Pustekroket, Detekgan, LAPAN. Koordinasi pelaksanaan tahap pengujian sistem pada saat pelaksanaan uji terbang roket. b. Indikator Keberhasilan Sinergi Indikator dilaksanakan dengan satuan maksimun persentasi keberhasilan. c. Perkembangan Sinergi Koordinasi Perkembangan sinergi adalah akan melakukan koordinasi dengan Kepala Balai Produksi dan Pengujian, Pustekroket, Detekgan, LAPAN. 2. Pemanfaatan Hasil Litbangyasa a. Kerangka dan Strategi Pemanfaatan Hasil Sesuai dengan isi Bab IV.1.a, maka pemanfaatan hasil litbangyasa akan digunakan untuk keperluan perolehan dokumentasi video roket terbang, sebagai salah satu bagian dari evaluasi/analisis uji terbang roket, serta kemungkinan integrasi dengan sistem perolehan data telemetri yang paralel dengan sistem perolehan data dokumentasi video roket saat uji terbang (data visual). b. Indikator Keberhasilan Pemanfaatan Indikator dilaksanakan dengan satuan maksimun persentasi keberhasilan. c. Perkembangan Pemanfaatan Hasil Perkembangan terakhir adalah dalam pelaksanaan tahap pengujian sistem, jadi menunggu hasil maksimal uji coba prototipe alat bantu penjejakan video roket saat uji terbang.

37 BAB V. PENUTUP 1. Kesimpulan a. Tahapan Pelaksanaan Kegiatan Dari tabel tahapan pelaksanaan kegiatan, maka saat ini telah masuk dalam tahap ke-3 yaitu tahap pengujian sistem, dan dengan kendala yang dihadapi, maka dapat disampaikan bahwa proses kegiatan telah mencapai 90 % dari keseluruhan tahapan pelaksanaan kegiatan. b. Metode Pencapaian Target Kinerja Metoda pencapaian target kinerja dilaksanakan sesuai tahapan pelaksanaan kegiatan, dan dalam pencapaian target kinerja yang diinginkan, telah mencapai 90 % pencapaian target kinerja. c. Potensi Pengembangan Kedepan Potensi pengembangan kedepan adalah dengan melakukan rancangan optimasi sensor visual yang dilengkapi dengan focus control, zooming control digabung dengan lensa telezoom, serta konsep sistem penggerak penjejak visual yang lebih mampu mengangkat beban yang lebih besar, dalam rangka mendukung optimasi sensor visual. d. Sinergi Koordinasi Kelembagaan-Program Sinergi telah dilaksanakan sampai tahap sinergi akhir, yaitu melakukan koordinasi dengan Kepala Balai Produksi dan Pengujian, Pustekroket, Detekgan, LAPAN. e. Kerangka Pemanfaatan Hasil Litbangyasa Sesuai dengan isi Bab IV.1.a, maka pemanfaatan hasil litbangyasa akan digunakan untuk keperluan perolehan dokumentasi video roket terbang, sebagai salah satu bagian dari evaluasi/analisis uji terbang roket, serta kemungkinan integrasi dengan sistem perolehan data telemetri yang paralel dengan sistem perolehan data dokumentasi video roket saat uji terbang (data visual).

38 2. Saran c. Keberlanjutan Pemanfaatan Hasil Kegiatan Keberlanjutan pemanfaatan hasil kegiatan adalah sesuai dengan tujuan penelitian ini yaitu untuk keperluan perolehan dokumentasi video roket terbang, sebagai salah satu bagian dari evaluasi/analisis uji terbang roket, serta kemungkinan integrasi dengan sistem perolehan data telemetri yang paralel dengan sistem perolehan data dokumentasi video roket saat uji terbang (data visual). Prototipe ini akan dikembangkan menjadi alat bantu penjejakan video roket saat uji terbang, serta kemungkinan integrasinya dengan sistem lain. Secara prinsip adalah penjejakan visual roket terbang, dan jika ditumpangkan dengan suatu sistem perolehan data telemetri, maka diharapkan data visual dan data telemetri roket terbang dapat diperoleh dengan lebih baik. Dari hasil penelitian ini juga diharapkan akan muncul inovasi untuk pengembangan roket kendali yang lebih baik di masa yang akan datang, baik untuk roket padat maupun roket cair. d. Keberlanjutan Dukungan Program Ristek Sesuai potensi pengembangan kedepan yaitu dengan melakukan rancangan optimasi sensor visual yang dilengkapi dengan focus control, zooming control digabung dengan lensa telezoom, serta konsep sistem penggerak penjejak visual yang lebih mampu mengangkat beban yang lebih besar, dalam rangka mendukung optimasi sensor visual, maka diharapkan dapat direalisasi kelanjutan penelitian ini menjadi alat bantu penjejakan video roket saat uji terbang yang lebih optimal.