Rancangbangun System Secondary Surveillance RADAR untuk Aplikasi Tracking Peluncuran Roket Jarak Jauh
Wahyu Widada dan Sri Kliwati
Lembaga Penerbangan dan Antariksa Nasional Jalan Raya LAPAN, Sukamulya, Rumpin, Bogor
E-mail: w_widadayahoo.com, sri_kliwatiyahoo.com
ABSTRACT
Range and position are important parameter in the rocket development. Recently, RADAR and GPS telemetry are use for tracking rocket trajectory, however maintenance and operational cost is very expensive. In this paper develops a
low cost secondary surveillance RADAR for measurements distance from rocket to ground station using radio transceiver and transponder. Frequency and power of the radio is designed specially for long-range rocket trajectory.
This system will be applied for tracking long-range rocket flight test. The radio power is designed for up to 50 Watt and the frequency is near 500 MHz. An algorithm based on frequency domain is developed in order to calculate
accurately the delay time. Keywords: radio ranging, secondary surveillance RADAR, transceiver, transponder, UHF radio, trajectory rocket.
ABSTRAK
Alat deteksi jarak dan posisi sangat diperlukan dalam pengembangan performa roket. Teknologi RADAR dan GPS telemetri digunakan untuk tracking roket tersebut, akan tetapi memerlukan biaya maintenance dan operasional yang
tinggi serta ketergantungan terhadap negara lain. Dalam tulisan ini membahas pengembangan sistem secondary surveillance RADAR untuk pengukur jarak dengan menghitung delay signal dari transceiver dan transponder.
Frekuensi dan power radio didesain secara khusus, sehingga dapat disesuaikan akurasi dan jarak pengukurannya. RADAR ini akan diaplikasikan untuk deteksi jarak pada peluncuran roket kendali jarak jauh. Dalam rancangbangun
kali ini ditargetkan hingga 50 Watt power dengan frekuensi sekitar 500 MHz. Algoritma untuk delay waktu menggunakan frekuensi-domain sehingga diperoleh hasil yang akurat.
Kata kunci: radio ranging, secondary surveillance RADAR, transceiver, transponder, UHF radio, trayektori roket.
1. PENDAHULUAN
Pengembangan roket dan satelit dilakukan secara kontinyu untuk meningkatkan kemampuannya.
Untuk mengetahui performa dan posisi saat meluncur memerlukan sistem tracking. Teknologi yang dapat
digunakan adalah RADAR dan GPS telemetri. Akan tetapi masing-masing teknologi tersebut ada
kelemahan-kelemahannya secara ekonomi dan politik untuk pengembangan roket. RADAR tipe transponder
Secondary Surveillance RADAR SSR adalah teknologi yang telah digunakan pada masa perang dunia
ke 2 dalam penentuan identifikasi pesawat musuh dan juga pasukan sekutu [1]. Teknologi SSR ini relatif lebih
murah daripada RADAR tipe refleksi dari target, sehingga sangat cocok untuk pengembangan roket.
Dalam bidang penerbangan pesawat komersial, juga digunakan untuk sistem kontrol lalulintas Air Traffic
Control. Untuk sistem ini maka perlu kesamaan sistem dengan negara-negara lainnya [2]. Akan tetapi untuk
bidang pertahanan, maka tidak perlu kesamaan bahkan perlu kerahasiaan, sehingga pengembangan sistem SSR
untuk peluncuran roket ini sangat penting dilakukan.
Dalam tulisan ini membahas sistem SSR untuk aplikasi tracking roket. Prototipe mendasar dari
radio untuk sistem hardware telah diuji coba di laboratorium dengan frekuensi antara 300-600 MHz
yang dapat diubah-ubah. Signal RADAR yang digunakan dengan frekuensi 5 MHz yang cukup akurat
untuk mendeteksi jarak lintasan 1 meter.
Gambar 1. Sistem Secondary Surveillance RADAR.
SSR Transceiver Ground Station
Transponder
Antenna Range
2 C
T D
× ∆
=
13
2. SECONDARY SURVEILLANCE RADAR
Berbeda dengan RADAR tipe back scattering reflektor, maka RADAR tipe ini lebih mudah dalam
pembuatan hardware dan pemrosesan signalnya [3]. Karena tipe ini memang khusus untuk memantau
wahana yang akan dikontrol. Skema sistem RADAR ini adalah seperti gambar 1, terdiri dari ground station dan
transponder.
Ground station terdiri dari transmitter dan receiver. Kemudian pada muatan roket transponder
terdiri dari receiver dan transmitter, dengan masing-masing gelombang frekuensi yang berbeda.
Transponder pada muatan roket seperti sebuah cermin retroreflector yang memantulkan kembali sinar yang
diterima, sehingga signal radio yang diterima langsung dikirim kembali ke stasiun pengamat. Jika kecepatan
gelombang radio adalah C = 3×10
8
ms dan waktu yang dibutuhkan oleh signal radio di atmosphere adalah T
A
, maka jarak tempuhnya L adalah sebagai berikut.
2
A
CT D
=
1 Kemudian dalam pengukuran waktu tempuh signal
secara total T
TOT
yang diukur adalah sebagai berikut.
E C
A TOT
T T
T T
+ +
=
2 Disini T
C
adalah waktu tempuh di kabel antena, T
E
adalah waktu tempuh di dalam rangkaian radio [4]. Sehingga, jarak antara stasiun pengamat dan roket pada
saat uji terbang adalah sebagai berikut.
2
E C
TOT
T T
T C
D −
− =
3 Jika sinyal yang dipancarkan adalah s
1
t, maka signal yang diterima adalah s
2
t dapat kita tulis dengan persamaan berikut:
1 2
t n
t t
s t
s +
∆ +
=
α
4 Disini
α adalah atenuasi sinyal di atmosfir, s
1
t adalah sinyal dari transmitter, nt adalah sinyal noise, dan
∆t adalah delay sinyal di udara antara objek dan stasiun
pengamatan. Skema lebih detailmengenai sistem di atas adalah seperti gambar 2 di bawah.
Gambar 2. Sistem Secondary Surveillance RADAR.
3. PENGEMBANGAN HARDWARE
Sistem hardware yang harus dikembangkan adalah seperti pada gambar 1 diatas. Terdiri dari
transmitter dan receiver dengan dua buah frekuensi untuk komunikasi uplink dan downling signal. Signal
secara kontinyu dikirim dan diterima, sehingga pemrosesan sinyal menjadi lebih mudah. Pengembangan
hardware ini membutuhkan ketekunan dan kesinambungan dari hal yang mendasar hingga dapat
Transmitter
Carrier F1 MHz Signal 5 MHz
Receiver
Carrier F2 MHz Signal 5 MHz
RADAR Transponder
Carrier Rx F1 MHz Carrier Tx F2 Mhz
Signal 5 MHz
RADAR TRANSCEIVER F1 MHz
F2 MHz
DSP - TDOA
Muatan Roket Ground Station
14
