PERBANDINGAN METODE EXTENDED KALMAN FILTER DAN ENSEMBLE KALMAN FILTER PADA ESTIMASI KECEPATAN MANUVER KAPAL SELAM

Abstract

Pelayaran dan pengendalian kapal selam merupakan topik yang kompleks. Terdapat banyak kesulitan yang perlu diatasi sebelum kapal selam digerakkan sesuai dengan keinginan. Hal ini disebabkan karena terdapat gangguan yang tidak pasti yaitu berupa gangguan internal dan eksternal. Gangguan internal misalnya berasal dari interaksi kompas dengan medan magnet yang dihasilkan oleh motor. Sementara gangguan eksternal misalnya berasal dari arus laut yang mengganggu keberadaan kapal selam. Oleh karena itu diperlukan pengestimasian posisi dan kecepatan yang tepat agar kapal selam dapat melaksanakan fungsi-fungsi yang diinginkan. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mendapatkan hasil estimasi kecepatan dari model dinamik kapal selam dengan menggunakan metode Extended Kalman Filter (EKF) dan Ensemble Kalman Filter (EnKF). Selain itu, tujuan akhir adalah mengetahui metode manakah yang lebih baik untuk mengestimasi kecepatan kapal selam. Untuk memperoleh hasil estimasi dan mengetahui metode yang lebih baik, dilakukan beberapa langkah, yaitu diskritisasi dengan metode beda hingga maju dan dilanjutkan penambahan noise pada model dinamik kapal selam. Setelah itu mengimplementasikan algoritma EKF dan EnKF. Langkah berikutnya adalah menganalisis hasil simulasi. Hasil yang akan dianalisis adalah hasil estimasi kecepatan gerak kapal selam. Analisis yang dilakukan adalah dengan membandingkan hasil estimasi norm kovariansi error dari metode EKF dan EnkF serta membandingkan waktu komputasi dari kedua metode tersebut. Pada EnKF, dilakukan juga perbandingan terhadap jumlah ensemble yang berbeda yaitu 10, 100, 500 dan 1000. Hasil terbaik dari EnKF ini akan dibandingkan dengan hasil dari EKF. Hasil simulasi menunjukkan bahwa metode EKF dan EnKF dapat digunakan untuk mengestimasi kecepatan kapal selam. Untuk metode EnKF, hasil terbaik yaitu menggunakan jumlah ensemble 500. Jumlah ensemble diatas 500 akan menghasilkan hasil yang relatif sama akuratnya dengan ensemble 500. Sedangkan ensemble diantara 100 dan 500 akan menghasilkan estimasi yang relatif cukup akurat. Namun untuk ensemble dibawah 100 tidak ada jaminan hasil estimasi akan mendekati nilai realnya karena norm kovariansi error yang relatif besar. Untuk metode EKF, hasil estimasinya sangat baik dan nilai norm kovariansi error-nya semakin kecil. Selain itu, waktu komputasi yang diperlukan lebih efisien dibanding dengan metode EnKF. Dengan demikian metode EKF lebih baik dari pada metode EnKF dalam mengestimasi kecepatan manuver kapal selam.