Campur Baur: Radar Sebagai ’Mata’ Pengawas Wilayah NKRI

Apa Itu Radar

Kemampuan mata manusia sebagai salah satu indera penting sangatlah terbatas. Jarak pandang manusia biasa tidaklah lebih dari 100 meter. Apabila ada cuaca buruk, seperti kabut, maka jarak pandang ini akan menurun drastis. Alat bantu penglihatan seperti kamera dengan kemampuan optical zoom beberapa kali atau teropong hanya akan meningkatkan jarak pandang sampai beberapa kali tetapi biasanya hanya sampai beberapa Km karena peralatan bantu penglihatan seperti teropong astronomi berharga sangat mahal untuk digunakan oleh manusia biasa.

Peralatan yang juga dapat berfungsi sebagai ’mata’ tetapi menggunakan pancaran gelombang radio dikenal di dunia dengan nama Radar. Radar ini adalah singkatan dari Radio detection and ranging (deteksi dan penjangkauan melalui gelombang radio). Radar mampu berperan sebagai ’mata’ yang dapat ’melihat’ obyek di kejauhan. Informasi berupa jarak obyek dari posisi Radar dan kecepatan obyek dapat diperoleh dari Radar. Walaupun cuaca buruk seperti hujan lebat dan berkabut, Radar masih dapat menembus cuaca buruk tersebut sehingga masih dapat melihat obyek dikejauhan. Selain kemampuan ini, Radar dapat melihat obyek pada jarak yang sangat jauh (ratusan Km). Dikarenakan kemampuan dan keunggulannya, Radar banyak digunakan untuk melihat obyek-obyek di udara dan di laut pada daerah jangkauan yang sangat luas (radius puluhan sampai ratusan Km).

Pada saat ini, Radar telah banyak digunakan disektor transportasi udara dan laut, pengamatan cuaca, pemetaan wilayah, pengawasan (surveillance) wilayah perairan dan udara, pencegahan kegiatan-kegiatan illegal, dan untuk pertahanan keamanan. Berdasarkan lokasi dan kegunaannya, Radar ada yang dipasang dipinggir pantai, dibandara, di kapal, dipesawat udara, diatas mobil, diatas panser, dan ditempat-tempat yang dirahasiakan.

Gambar 1. Contoh Radar pengamatan cuaca.

Gambar 2. Contoh penggunaan Radar untuk navigasi Kapal.

Adapun prinsip kerja Radar adalah: suatu pemancar memancarkan gelombang radio, yang direfleksikan oleh target dan dideteksi oleh alat penerima yang biasanya berlokasi ditempat yang sama dengan alat pemancar. Walaupun sinyal radio yang dikembalikan biasanya sangat lemah, sinyal radio tersebut dengan mudah dapat diperkuat. Hal ini memungkinkan Radar dapat mendeteksi obyek pada jangkauan dimana pancaran lain seperti suara atau sinar, sangat lemah untuk dideteksi, oleh karena itu penggunaan Radar mempunyai keuntungan antara lain:

Dapat mendeteksi target yang berada ditempat yang sangat jauh;
Dapat mengukur jangkauan dengan cepat dan teliti;
Dapat bekerja ditempat gelap dan disegala cuaca dengan uap, asap, kabut dan sebagainya;
Kecepatan relatif dari target dapat diukur.

Adapun kelemahannya:

Aspek resolusi yang terbatas:

Kadang-kadang sinyal yang kembali palsu

Sejarah Singkat Radar

Beberapa penemu, ahli ilmu bidang sains dan insinyur menyumbang terhadap perkembangan Radar. Penggunaan gelombang radio untuk mendeteksi kehadiran obyek yang terbuat dari metal dikejauhan dilakukan pertama kali oleh Christian Hülsmeyer pada tahun 1904. Pada tahun 1917 Nikola Tesla menetapkan prinsip mengenai frekuensi dan tingkat daya untuk unit Radar primitive generasi pertama.
Sebelum perang dunia ke-2, pengembangan Radar yang dilakukan oleh Negara Amerika Serikat, Jerman, Perancis, Rusia dan Inggris mendorong terwujudnya versi Radar yang modern. Pada tahun 1934, orang perancis Émile Girardeau menyatakan bahwa dia sedang membangun sistem Radar yang menggunakan prinsip yang dinyatakan oleh Tesla dan berhasil memperoleh perhargaan paten atas kerjanya membuat sistem Radar ganda. Pada tahun yang sama, ahli Amerika Dr. Robert M. Page mengetes Radar monopulsa yang pertama dan ahli Rusia P.K.Oschepkov menghasilkan peralatan RAPID yang dapat mendeteksi pesawat pada radius 3 km. Ahli Hungaria menghasilkan model yang sama pada tahun 1936.
Tetapi hanya Inggrislah yang berhasil untuk mengeksploitasi Radar untuk kepentingan pertahanan terhadap serangan pesawat udara. Hal ini didorong oleh ketakutan akan serangan senjata elektromagnetik yang dikembangkan oleh Jerman. Setelah studi tentang kemungkinan perambatan gelombang energi elektromagnetik dan akibatnya, para ahli Inggris yang diminta Kementerian Udara untuk menyelidiki menyimpulkan bahwa serangan gelombang elektromagnetik adalah hal yang tak mungkin tetapi deteksi pesawat kelihatannya dapat diwujudkan. Robert Watson-Watt mendemonstrasikan kepada atasannya kemampuan prototip Radar yang bekerja dengan baik. Prototip ini menjadi basis untuk jaringan Radar dalam rangka mempertahankan Inggris Raya.
Jadi, perang telah mendorong penelitian untuk mencari solusi yang lebih baik, lebih mudah dipindahkan dan lebih banyak kemampuan untuk Radar. Setelah perang, Radar banyak digunakan untuk pengontrolan lalu-lintas transportasi udara, pengamatan cuaca, pengendalian kecepatan kendaraan (mobil/motor) dan lain lain.

Pentingnya Radar Untuk NKRI

Negara Kesatuan Republik Indonesia (NKRI) adalah salah satu negara terbesar di dunia. Untuk kawasan ASEAN, wilayah NKRI adalah yang paling luas. Pengamanan dan pengawasan wilayah NKRI yang terdiri dari kurang lebih 17.504 pulau dengan 2/3 wilayah terdiri dari lautan memerlukan aparat dan peralatan yang berjumlah sangat besar. Kemampuan TNI dan Polri untuk mengawasi wilayah RI sangat terbatas sehingga wilayah perairan Indonesia rawan akan pencurian ikan, pelanggaran wilayah oleh kapal-kapal asing, pembajakan kapal laut dan penyelundupan. Sedikitnya Indonesia sudah mengalami kerugian sekitar 188 trilyun rupiah di wilayah perairannya. Wilayah udara Indonesia (terutama di Indonesia timur) juga rawan akan penyusupan oleh pesawat udara asing.
Khusus untuk wilayah perairan, salah satu cara untuk meningkatkan kemampuan aparat pemerintah dalam mengawasi dan mengamankan wilayah NKRI adalah dengan menggunakan Radar pengawas pantai. Radar ini digunakan untuk mengawasi pergerakan kapal-kapal laut sehingga dapat dicegah tindakan-tindakan yang dapat merugikan NKRI dan juga tabrakan kapal apabila hendak merapat ke pelabuhan. Indonesia sangat memerlukan Radar pengawas pantai dalam jumlah yang banyak dan hal ini disebabkan oleh beberapa fakta berikut ini:

Jarak dari kota Sabang di NAD sampai kota Jayapura diPapua sekitar 5.556 Km.
Jumlah kapal milik angkatan laut Indonesia adalah sekitar 117 buah dan 77 diantaranya berusia 21-60 tahun.
Perbandingan antara jumlah kapal terhadap total luas perairan Indonesia adalah sekitar 1:72 ribu mil persegi.
Sekitar 350 kapal patroli diperlukan untuk mencakup seluruh perairan Indonesia.

Merupakan suatu tugas berat bagi pemerintah Indonesia untuk dapat membeli Radar dari luar negeri untuk dapat memenuhi kebutuhan didalam negeri baik untuk kepentingan sipil maupun militer karena jumlah Radar yang diperlukan berjumlah besar. Hal ini ditambah oleh kemampuan keuangan negara yang tidak mendukung terutama sejak krisis moneter pada tahun 1998. Harga Radar diluar negeri juga sangat mahal (~ orde jutaan dollar). Kondisi ini diperburuk oleh sulitnya mekanisme pembelian Radar dari luar negeri karena Radar bersifat sangat strategis untuk pertahanan dan keamanan.

Berikut ini ditampilkan illustrasi apabila ada jaringan Radar pengawas pantai diseluruh Indonesia dan terkoneksi oleh satelit sehingga pengendalian dapat dilakukan secara terpusat di pusat komando. Adanya jaringan Radar ini memungkinkan seluruh wilayah perairan Indonesia dapat dipantau secara terus menerus.

Gambar 3. Jaringan Radar diwilayah perairan NKRI.

Jenis-jenis Radar Yang Ada di Dunia

Pada saat ini didunia ada dua macam tipe dasar Radar yang banyak digunakan, yaitu Radar Pulsa dan Radar Continuous Wave (gelombang kontinyu). Variasi-variasi baru yang mengkombinasikan kedua macam Radar ini dengan teknik lain (teknik modulasi, Doppler dan lain lain) banyak melahirkan jenis-jenis baru. Prinsip utama Radar pulsa adalah mengirimkan pulsa pendek dengan daya tinggi dan bagian penerima menunggu sinyal yang direfleksikan (dipantulkan). Sinyal pantulan (echo) diterima dengan penghitungan waktu yang tepat dan memungkinkan untuk melokalisasi obyek dan menentukan jangkauan. Sedangkan untuk Radar CW selalu memancarkan sinyal; perbedaan frekuensi antara sinyal yang datang dan yang dipancarkan digunakan untuk mendeteksi kecepatan relatif obyek (prinsip pergeseran Doppler) yang diamati.

Gambar 4. Gelombang Radar Pulsa dan Radar CW.

Kedua macam tipe Radar ini mempunyai keunggulan dan kelemahan masing-masing, yang dinyatakan oleh tabel 1.

Tabel 1. Perbandingan Radar Pulsa dan Radar CW

No	Radar Pulsa	Radar CW
1	Menggunakan antena tunggal	Memerlukan dua antena
2	Memberikan info jangkauan dan sudut	Hanya memberikan info sudut
3	Mudah di ’jammed’(diganggu)	Susah di ’jammed’ tetapi mudah ditipu
4	Jangkauan fisis ditentukan oleh daya dan frekuensi pengulangan pulsa (PRF)	Kebal terhadap gangguan ’noise’ (nilai Signal to Noise Ratio tinggi)
5		Pemrosesan bisa diatur untuk mencari frekuensi yang di inginkan.

Secara lebih teknis, Radar pulsa dan Radar CW dapat disampaikan sebagai berikut. Apabila Radar memancarkan deretan pulsa yang dimodulasikan pada gelombang pembawa sinusoidal, maka gelombang pantulan (echo) akan terlihat seperti deretan pulsa yang di tunda (delay) selama target berada didalam cakupan antena Radar. Gambar 5 menunjukkan deretan pulsa yang ditransmisikan tersebut.

Gambar 5: Pulsa yang dipancarkan menuju target

Keterangan gambar:PW = lebar pulsa, PRT= Pulse Repetition Time yaitu waktu antara awal pulsa ke awal pulsa berikutnya, PRF = Pulse Repetition Frequency, yaitu frekuensi pengulangan pulsa.

Delay dari setiap pulsa relatif terhadap pulsa yang ditransmisikan, akan menunjukkan jarak terhadap target. Radar mengindikasikan arah dari obyek dengan arah antena pada waktu menerima pantulan pulsa. Total energi yang dikembalikan ke Radar oleh pulsa-pulsa tersebut dapat digunakan sebagai indeks kemampuan mendeteksi dan kemampuan melakukan pengukuran Radar tersebut. Batas unjuk kerja kemampuan Radar mendeteksi target adalah perbandingan antara total energi dengan kepadatan spektrum (spectral density) noise di alat penerima. Maka kemampuan Radar dalam mendeteksi target bergantung kepada daya rata-rata (average power) dari pemancar, waktu selama daya tersebut membawa informasi dari target, dan geometri dari Radar dan situasi target, tanpa dipengaruhi oleh bentuk modulasi sinyal yang digunakan dalam transmisi. Dalam sistem Radar pulsa, energi yang diterima dapat direpresentasikan sebagai produk dari daya pulsa yang diterima, lebar pulsa dan jumlah pulsa yang terkandung dalam deretan pulsa. Sebaliknya rata-rata waktu penerimaan daya selama observasi, dapat digunakan untuk mengukur energi yang diterima.

Persamaan Radar atau “Radar equation” menggambarkan proses secara matematik, yang dapat digunakan untuk menghitung jarak maksimum sebagai fungsi dari lebar pulsa (pulse width, PW) dan pulse repetition rate (PRR). Dalam banyak hal, pulsa yang sempit dengan PRR tinggi digunakan untuk jarak dekat, sistem dengan resolusi tinggi, sedangkan lebar pulsa yang lebih besar dan PRR rendah, digunakan untuk mengamati obyek dengan jangkauan jauh.

Problem utama dari Radar adalah mendeteksi target diantara random noise yang dihasilkan alat penerima atau radiasi yang berasal dari benda gelap (black body) yang ada disekitarnya. Noise tersebut dikenal sebagai “thermal noise”, baik yang dihasilkan dari dalam maupun dari luar Radar.

Radar dimana output pemancarnya tidak diinterupsi, kebalikan dari Radar pulsa dimana outputnya terdiri dari pulsa-pulsa yang sempit, disebut Continuous-wave Radar. Keunggulan dari CW Radar adalah kemampuannya mengukur kecepatan dengan ketelitian tinggi berdasarkan prinsip doppler shift pada frekuensi sinyal yang dikembalikan oleh target. Yang dideteksi adalah pergeseran frekuensi gelombang yang dipantulkan dengan nilai yang merupakan fungsi dari kecepatan relatif antara target dan pemancar-penerima. Data jangkauan diambil dari perubahan frekuensi doppler terhadap waktu. Gambar 6 berikut menunjukkan effect Doppler tersebut.

Gambar 6: Prinsip Doppler Shift

Apabila frekuensi CW Radar berubah terus menerus terhadap waktu,frekuensi dari sinyal echo akan berbeda dengan frekuensi yang dipancarkan dan perbedaannya proporsional terhadap jarak jangkauan target. Dalam frequency-modulated continuous-wave Radar (FM-CW Radar), frekuensi biasanya berubah secara linear, sehingga terjadi naik turun frekuensi secara bergantian. Untuk mengukur jarak dari target, bentuk frekuensi modulasi terhadap continuous wave tadi harus digunakan. Besarnya jarak diperoleh dengan membandingkan frekuensi pantulan dari target dengan frekuensi yang dipancarkan oleh pemancar Radar. Perbedaannya sebanding dengan jarak target yang memberikan sinyal pantulan.

Dalam sistem FM-CW Radar, pertukaran energi sama dengan rata-rata waktu penerimaan daya selama observasi. Ada perbedaan antara Radar FM-CW dengan Radar pulsa dalam memprediksi signal terhadap interferensi dan jarak maksimum deteksi/tracking. Perbedaan utama adalah, bahwa dalam sistem pulsa receiver noise merupakan batas interferensi, sedangkan pada sistem FM-CW tidak demikian, karena akan ada gangguan dari signal yang masuk dari bagian pemancar. Gangguan ini disebut spillover dan dapat disebabkan oleh berbagai hal.

Radar Hasil Karya Anak Bangsa

Didasari atas kesadaran perlunya kemandirian dalam penyediaan Radar didalam negeri dan untuk membantu pemerintah, Pusat Penelitian Elektronika dan Telekomunikasi LIPI (PPET-LIPI) sejak tahun 2006 telah bekerjasama dengan IRCTR dari TU-Delft Belanda mengadakan penelitian dan pengembangan (litbang) Radar Pengawas Pantai. Pada litbang ini, desain dan implementasi sistem pemancar (transmitter), penerima (receiver) dan antena Radar dilakukan dengan bekerjasama dengan IRCTR, sedangkan perangkat lunak pengolahan citra Radar sepenuhnya dilakukan oleh PPET-LIPI. Selain oleh LIPI, dilakukan juga litbang Radar untuk navigasi kapal oleh swasta nasional Indonesia yaitu PT. Solusi 247-RCS yang juga bekerjasama dengan IRCTR TU-Delft, dengan fasilitas pengukuran dibantu oleh PPET-LIPI.

Pada awalnya Radar yang dibuat oleh PPET-LIPI ini diberi nama INDRA-II (Indonesian Radar II) karena INDRA-I adalah Radar Navigasi Kapal yang dikerjakan oleh PT. Solusi 247-RCS. Pada saat Seminar Radar Nasional III tahun 2009 tanggal 30 April yang lalu nama INDRA-II ini secara resmi diganti menjadi ISRA (Indonesian Sea Radar). Kemampuan yang dimiliki oleh Radar Pengawas Pantai ISRA ini adalah:

Bekerja dengan daya pancar sangat rendah (2 W)
Masuk kategori “quiet” (Low Probability of Intercept) Radar
Tidak menganggu sistem Radar lain di sekitarnya
Tidak terdeteksi Radar scanner
Memiliki sistem target tracking sesuai ARPA yang ditetapkan IMO
Memiliki kemampuan Doppler
Dapat terintegrasi dalam jaringan Radar untuk memperluas daerah liputan

Radar pengawas pantai ISRA ini dapat diaplikasikan sebagai:

Radar pelabuhan

Radar pantai

Spesifikasi umum Radar ISRA ini adalah:

Pemancar (Transmitter):

Penerima (Receiver):

Frequency Generation

Antenna:

Radar merupakan peralatan yang sangat strategis sehingga dengan penguasaan ilmu pengetahuan dan teknologi dibidang Radar akan sangat membantu pemerintah dalam mengawasi wilayah NKRI. Keberhasilan pembuatan satu Radar untuk aplikasi tertentu akan membuka pintu untuk aplikasi-aplikasi lain seperti untuk pemantauan wilayah udara dengan melakukan modifikasi pada Radar pengawas pantai yang telah dibuat. Litbang Radar memiliki kompleksitas yang tinggi sehingga menuntut keseriusan dari pelaksananya dalam menguasai ilmu dibidang Radar dan jumlah personil yang cukup banyak untuk merealisasikannya. Gambar 7 memperlihatkan blok diagram Radar FM-CW yang digunakan oleh PPET-LIPI untuk Radar pengawas pantainya. PPET-LIPI dan PT. Solusi 247-RCS dengan bangga mempersembahkan dua macam Radar hasil karya anak bangsa (lihat Gambar 8 dan 9).

Gambar 7. Blok diagram Radar FM-CW yang dikembangkan oleh PPET-LIPI.

Gambar 8. Radar Navigasi Kapal oleh PT. Solusi 247-RCS.

Gambar 9. Radar Pengawas Pantai ISRA oleh PPET-LIPI.

Kesimpulan

Radar merupakan peralatan vital dan strategis untuk pengawasan wilayah NKRI yang sangat luas. Radar berperan sebagai ’mata’ yang dapat menembus gangguan cuaca dan ’melihat’ sampai jarak yang sangat jauh (ratusan Km). Radar juga berperan untuk aplikasi lain seperti transportasi dan pengamatan cuaca. Perlunya kemandirian dalam penyediaan Radar didalam negeri karena mekanisme pembelian yang sulit dan harganya sangat mahal apabila di-impor dari luar negeri. PPET-LIPI dan PT. Solusi 247-RCS dengan bangga mempersembahkan dua macam Radar hasil karya anak bangsa. Radar-Radar yang dibuat ini memiliki keunggulan tertentu dan menggunakan teknologi yang up to date.

http://www.radar-nasional.org/home/51-radar-sebagai-mata-pengawas-wilayah-nkri

Jumat, 18 April 2014

Radar Sebagai ’Mata’ Pengawas Wilayah NKRI

Tidak ada komentar:

Posting Komentar