Pertemuan 01 : Pendahuluan; Dasar Radar

Assalamu’alaikum wR wB

Salam sejahtera buat kita semua.

Dalam pertemua yang pertama ini akan kita bahas mengenai :

1. Literatur yang digunakan
2. Materi kuliah 1 semester
3. Sistem penilaian
4. Presensi

Literatur

Materi Kuliah 1 Semester

Penilaiaan

Penilaian diambil dari nilai rata-rata quiz terbaik, UAS dan tugas. Jika nilai rata-rata quiz terbaik ≥ nilai UAS, maka komposisinya 1:1. Sedangkan jika nilai UAS > nilai rata-rata quiz terbaik, maka nilai uas dikali 60% sedangkan nilai rata-rata quiz terbaik dikali 40%. Sedangkan nilai tugas akan dikali dengan bobot tertentu kemudian ditambahkan pada nilai akhir.

Tugas Mata Kuliah Radar dan Navigasi meliputi : pembuatan makalah dan maju presentasi

Presensi

Setiap mahasiswa/i harus hadir dalam perkuliahan minimal 80% dari kehadiran dosen. Jika kurang dari itu maka akan dikenakan sangsi sebelum ujian akhir.

 

DASAR RADAR

Hampir semua teknologi tinggi berawal dari teknologi militer, termasuk juga radar. RADAR merupakan kependekan dari Radio Detection And Ranging, yaitu suatu sistem yang menggunakan  gelombang elektromagnet untuk mengetahui : posisi, kecepatan, dan karakteristik-karakteristik yang lain dari target.

Sebelum ada radar, seseorang dapat mengetahui keberadaan target (pesawat musuh) yang jauh dengan mendengarkan suaranya. Agar pendengaran lebih sensitif, maka digunakan alat bantu untuk mengumpulkan dan memfokuskan suara pada telinga seorang pemantau. Lihat beberapa model radar kuno

Sistem ini kelebihannya adalah sederhana akan tetapi memiliki kelemahan di sensitifitasnya, apalagi jika terjadi banyak gangguan suara dari alam, seperti guntur, angin dan lain-lain.

Setelah dikembangkan radar modern, kemampuan dan kegunaan radar terus bertambah (selain digunakan untuk perang). Berbagai kegunaan yang lain adalah ;

1. pendeteksi keberadaan kapal laut
2. Navigasi pesawat dan kapal laut pada cuaca buruk
3. Deteksi keberadaan pesawat
4. Pengukur ketinggian pesawat
5. Pendeteksian dan penempatan cuaca yang buruk untuk landasan, kapal, serta ilmu keselamatan dan kenyamanan penerbangan.
6. Pendeteksian, penempatan, dan penggolongan pesawat terbang, kapal, dan kendaraan angkasa.
7. Memberi peringatan awal pada pesawat terbang dan kendaraan angkasa selagi masih berada pada jarak ratusan atau beribu-ribu mill.
8. Pemetaan area laut dan daratan dari pesawat terbang dan kendaraan angkasa.
9. Menempatkan dan imaging object landasan untuk ilmu pelayaran.
10. Pendeteksian landasan yang bergerak sebagai sarana untuk pertahanan, seperti tangki/tank.
11. Pengendalian senjata, seperti proyektil dan meriam.
12. Mengukur percepatan dan jarak untuk kendaraan angkasa.
13. Dengan tepat mengukur percepatan dan posisi object didalam ruang instrumentasi.
14. Dengan tepat mengukur jarak untuk daratan yang mensurvei.
15. Mendeteksi dan mengukur object di bawah permukaan landasan.
16. Mengukur kendaraan bermotor percepatan untuk keselamatan, dan kendali otomatis.

Prinsip Radar

            Fungsi radar adalah mendeteksi dan menempatkan target untuk melaporkan informasi. Radar yang digunakan untuk mendeteksi gema dengan pemancar diam dikenal sebagai pulsa radar. Gambar 1-1 adalah suatu diagram blok yang sederhanakan dari suatu pulsa radar. Diagram blok merupakan diagram blok radar monostatic dimana penerima dan pemancarnya dalam lokasi/penempatan yang sama . Sistem ini berbagi antena tunggal antara pemancar dan penerima; sistem antena duplex dengan pemancar dan penerima dalam penempatan yang sama juga merupakan monostatic.

• frekwensi generator, timing, dan kontrol; blok ini menghasilkan sinyal sinkronisasi dan frekwensi yang diperlukan oleh sistem.

• Pemancar; pemancar menghasilkan sinyal radio yang digunakan untuk menerangi target dan mengetahui gema yang diperoleh.

• Modulator; modulator berfungsi untuk mengendalikan pemancar sistem berpulsa, menentukan dan membentuk pulsa.

• Duplexer; switch duplexer antena pada sistem antena tunggal monostatic merupakan switch penerima dan pemancar.

• Antena; antena berkonsentrasi pada illuminasi sinyal ke dalam suatu berkas sempit menyebar pada arah yang tunggal, menginterupsi sinyal gema target dari arah sama, dan memenuhi penyesuaian sistem impedansi pada medium propagasi. Antena dapat dikendarai, sedemikian sehingga radar dapat mencari atau menjejaki banyak arah.

• Pengontrol antena; pengontrol antena memposisikan beam antena pada sudut azimut dan elevasi yang diinginkan serta melaporkan sudut ini kepada pengolah data dan pengontrol sistem.

• Penerima; penerima memperkuat level sinyal gema untuk proses sistem berikutnya, seperti pengolah sinyal.

• Pengolah sinyal; berfungsi untuk memproses gema target dan sinyal yang bertentangan untuk meningkatkan level sinyal gema target dan menghilangkan gangguan, dengan demikian meningkatkan perbandingan SNR.

• Pengolah data; pengolah data menyimpan suatu proses penempatan dari target yang dideteksi. Pengolah data mengkonversi posisi data target untuk mengkoordinir suatu sistem yangmana dapat dimengerti oleh semua sistem pada jaringan.

• Tampilan; tampilan meletakkan informasi pada suatu format yang dapat dipakai operator radar dan yang lain, seperti pengontrolan lalu lintas udara.

Penggambaran perjalan pulsa dan echo radar

Gambar di atas menunjukkan proses suatu radar dengan jenis pulsa dalam menempatkan suatu target. Frekwensi genarator dan sistem timing yang periodik tertentu memerintahkan pemancar untuk memancarkan pulsa elektromagnetis. Pantulan (echo) dari target  ditangkap oleh antena radar dan diarahkan ke penerima, pada penerima diperbesar dan difilter untuk memngetahui keberadaan target.

Sinyal Pengganggu

Radar menerima beberapa bentuk gangguan, yang mempersulit pengukuran target dan proses pendeteksian. Jika gangguan ini cukup besar, maka dapat menyembunyikan semua echo target yang diinginkan. Gangguna tersebut juga menyebabkan parameter target yang diukur salah. Lima macam gangguan yang biasa terjadi ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

• Noise, disebabkan oleh gerakan secara acak pada muatan elektric yang terjadi pada temperatur di atas suhu nol mutlak (-273 0C). Gangguna ini tidak dapat dihindari pada penerima radar, dengan sejumlah kecil juga dari jalur transmisi, antena, dan dari sumber eksternal, yang terutama matahari.
• Clutter adalah sinyal gema yang tidak dikehendaki berasal dari laut, cuaca dan daratan. Clutter merupakan suatu sinyal gema nyata yang mana pada umumnya dihilangkan berdasarkan pada penggeseran Doppler menjadi berbeda dari target diinginkan.
• Electronic Counter Measures ( ECM), atau gangguan adalah gangguan yang disengaja dihasilkan dalam percobaan untuk mengganggu pendeteksian gema target. ECM boleh bertindak di dalam sistem radar seolah-olah adalah noise tingkat tinggi, sebagai perkiraan dari suatu target atau berbagai target, atau sebagai target yang penting pada clones gema target yang sah.
• Electromagnetic Interference ( EMI) adalah gangguan yang berasal dari sumber, seperti radar lain, sistem komunikasi, dan sesama jammers. EMI ditekan terutama dengan pencegahan. Pengolahan sinyal bisa mengurangi efek, tergantung pada bagaimana perbedaan dari sinyal target yang benar/sah.
• Spillover terjadi sebagian besar pada continuous wave ( CW) radar, dan disebabkan oleh beroperasinya penerima dan pemancar secara serempak. Spillover merupakan kebocoran dari pemancar ke dalam penerima. Suatu format hubungan gangguan, disebabkan oleh pantulan internal di dalam radar sendiri, dikenal sebagai internal clutter.

Ekstraksi Informasi dari Target

Jika sinyal echo target setelah diproses lebih besar amplitudonya dibandingkan sinyal interferensi, maka informasi dari target dapat diperoleh. Selanjutnya parameter target kemudian dapat diukur. Beberapa informasi penting yang diinginkan dari target adalah :

1. Keberadaan target
2. Jarak target
3. Kecepatan target

Pendeteksian Keberadaan Target

Sinyal yang diterima oleh penerima radar adalah sinyal echo target + interferensi. Dan penentuan apakah sinyal tersebut adalah sinyal target yang benar, tergantung kualitas sinyal echo dan posisi threshold nya

Jika threshold terlalu tinggi interferensi akan hilang, akan tetapi sinyal echo yang cukup rendah juga ikut hilang. Sedangkan jika threshold yang terlalu rendah, maka interferensi yang cukup tinggi bisa dianggap sebagai sinyal echo target. Akibat kondisi ini maka hasil pendeteksian ada 4, yaitu

Pendeteksian Posisi Target

Posisi target digambarkan dalam bentuk koordinat bola. Sumbu-Sumbu utama terdiri dari range (R), sudut azimut (θ_AZ) dan sudut elevasi (θ_EL).

Kemudian jika radar diletakan pada benda bergerak, maka harus ada yang dijadikan arah acuan azimut nya

Penentuan Jarak Target (Ranging)

Ranging   diperoleh dengan mengukur waktu tunda antara pulsa yang ditransmisikan radar  dan sinyal echo gema target yang terdeteksi.

Kemudian dengan mengasumsikan sinyal radar memiliki kecepatan seperti cahaya 3.0 x 10⁸ m/s, maka jarak target dan radar dapat diperoleh.

                                                                    

 

R = jarak ke target ( meter)

T_P= waktu propagasi (detik)

c = kecepatan propagassi ( 3.0 x 10⁸ m/s)

 

Penentuan Kecepatan Target

Kecepatan relarif target diperoleh dari informasi pergeseran frekuensi doppler antara sinyal yang dipancarkan dan echo diterima. Pergeseran doppler adalah pergeseran frekuensi sinyal echo akibat adanya gerakanrelatif  target terhadap radar.

Besarnya frekuensi doppler ditentukan oleh persamaan ini

 

 

Sebelumnya                                                        Selanjunya