Perpustakaan Digital ITB

Peneliti robotika di Institut Teknologi Bandung membutuhkan informasi posisi, orientasi, kecepatan, dan percepatan drone selama pengujian di dalam ruangan, namun teknologi yang tersedia berharga sangat mahal dan GPS tidak akurat di dalam ruangan. Tugas akhir ini merancang dan mengimplementasikan indoor positioning system berbasis Time Difference of Arrival (TDoA) dengan Ultra-wideband (UWB), dengan lingkup pengerjaan berupa perangkat keras dan integrasi top-level. Perangkat keras terdiri atas sub-sistem tag dan sub-sistem anchor. Secara fungsional, tag yang dipasang pada drone memancarkan sinyal blink UWB dan mengirim data IMU setiap 40 ms, sedangkan anchor (satu master clock dan empat slave) menjadi referensi posisi dan clock melalui sinyal sinkronisasi CCP setiap 30 ms. Tag tersusun atas mikrokontroler ESP32-S3, IMU BNO055, modul UWB DWM1000, regulator daya, dan battery management system; anchor menggunakan ESP32-WROOM-32 dan DWM1000. Antarmuka antar-blok memanfaatkan SPI, I2C, sinyal UWB, serta WiFi/UDP. Integrasi top-level direalisasikan sebagai pipeline ROS2 yang menggabungkan algoritma sinkronisasi clock, perhitungan posisi TDoA, dan pengolahan data IMU menjadi keluaran end-to-end. Sistem yang terpasang di drone berdimensi 5 cm × 4 cm dengan berat total 43 gram termasuk baterai 600 mAh, sehingga memenuhi seluruh spesifikasi. Keluaran sistem berupa estimasi posisi, kecepatan dan percepatan translasi, orientasi, serta kecepatan dan percepatan angular dalam format JSON. Pipeline ROS berjalan secara real-time dengan beban komputasi 14–23%, latensi ~19 ms, dan laju pembaruan posisi ~24,7 Hz. Total biaya produksi ~Rp4,3 juta, jauh di bawah anggaran pengguna sebesar Rp10 juta, sehingga permasalahan berhasil diselesaikan.