PENGEMBANGAN ALGORITMA INERTIAL NAVIGATION SYSTEM UNTUK UJI PELUNCURAN ROKET KENDALI LAPAN

ROMI WIRYADINATA, Ir. Oyas Wahyunggoro, M.T., Ph.D. ; Dr.Eng. Wahyu Widada, B.Eng., M.Sc., APU. ; Prof. Ir. Sunarno. M.Eng., Ph.D.

2015 | Disertasi | S3 Ilmu Teknik Elektro

Roket merupakan alutista untuk mendukung sistem pertahanan negara. Tidak pernah ada transfer ilmu untuk setiap pembelian roket atau rudal dari negara manapun. LAPAN (Lembaga Penerbangan dan Antariksa Nasional) mengembangkan beberapa jenis roket salah satunya adalah jenis RWX. Roket jenis ini memiliki bentuk yang ramping, memiliki lintasan terbang yang mudah diamati, dan menggunakan MEMS-IMU (Micro Electro Mechanical System- Inertial Measurenment Unit). Muatan roket LAPAN saat ini belum menggunakan algoritma INS (Inertial Navigation System), hanya menggunakan IMU dan GPS (Global Positioning System) sebagai sistem navigasinya. Algoritma SINS (Strapdown Inertial Navigation System) pada penelitian ini diadopsi dari algoritma yang biasa digunakan untuk robotika, aeromodeling, dan kendaraan. Pengembangan algoritma INS pada roket tetap menggunakan metode Euler, karena roket LAPAN membutuhkan data TAK (Tata Acuan Koordinat) benda dan TAK navigasi yang dikirimkan ke groundstation untuk dilakukan pengamatan terhadap attitude dan posisi lintasan terbang. Data input penelitian ini menggunakan data percepatan dari accelerometer dan kecepatan sudut dari rate-gyroscope, untuk data simulasi algoritma dibuat berbentuk gelombang sinus sesuai dengan karakteristik keluaran IMU. Pengembangan algoritma INS pada penelitian ini menggunakan persamaan dasar metode Euler yang dimodifikasi dengan menambahkan threshold sehingga bentuk keluaran sama seperti metode Quaternion . Modifikasi ini dilakukan untuk mengatasi masalah singularity (pitch 90o) tetapi tetap menggunakan metode Euler. Sudut rotasi hasil percobaan dibandingkan antara metode Euler, Quaternion, dan -Euler. Sumbu translasi dibandingkan antara posisi koordinat keluaran algortima INS dengan koordinat dari GPS. Hasil simulasi membuktikan bahwa modifikasi algoritma INS dengan menggunakan metode -Euler tidak terpengaruh singularity walaupun menggunakan persamaan dasar dari metode Euler. Keluaran algoritma INS pada TAK navigasi metode-Euler pada semua pengujian memiliki pola yang sama dengan metode Quaternion. Sehingga pengembangan algoritma Strapdown INS dapat digunakan sebagai algoritma navigasi pada muatan roket LAPAN.

Rocket is a primary tool of weapon systems to support the country's defense system. There are no transfer of knowledge for every purchase of a rocket or a missile from any country. LAPAN (National Institute of Aeronautics and Space) develops some rockets, one of them is RWX. The rocket has a slim body, has an observable flight trajectory, and use MEMS-IMU (Micro Electric Mechanical System-Inertial Measurement Unit). Nowadays, LAPAN�¢ï¿½ï¿½s rocket consignment does not use the algorithm of INS (Inertial Navigation System), only IMU and GPS (Global Positioning System) as a navigation system. In this study, SINS algorithm (Strapdown Inertial Navigation System) was adopted by the algorithm for robotics, aero modeling, and vehicles. Development of INS algorithms on rocket uses an Euler's method. It has to be practiced because the LAPAN�¢ï¿½ï¿½s rocket requires TAK (reference or frame) of objects and navigation that is sent to the ground station to observe its attitude and its flight path position. Input data of this study used acceleration data from the accelerometer and angular velocity of rate-gyroscope. In algorithm simulation, data was created in the form of a sine wave in accordance with the output characteristics of the IMU. INS algorithm development in this research used the fundamental equation of Euler method modified by adding threshold that had the same output as Quaternion method (threshold-Euler). This modification was done to overcome the problem of singularity but still using the Euler method. The angle of rotation of the experimental results from the Euler method, Quaternion, and - Euler were compared. Translational axis was compared to INS algorithm output positions coordinates with the coordinates of GPS. The results of the simulation show that modification of INS algorithm using -Euler does not affect to singularity despite using basic equations of Euler method. INS algorithm output on navigation TAK -Euler on all testing methods has the same pattern as the quaternion method. Thus, the development of Strapdown INS algorithm can be used as a navigation algorithm on LAPAN rocket consignment.

Kata Kunci : Strapdown, Inertial Navigation System, Euler, Navigasi Roket ; Strapdown, Inertial Navigation System, Euler, Rocket Navigation