PEMANFAATAN DATA IONOSFER UNTUK IDENTIFI

LAPORAN AKHIR
KEGIATAN RISET INSENTIF 2011

PEMANFAATAN DATA IONOSFER UNTUK IDENTIFIKASI
LOKASI PEMANCAR HF

RISET INSENTIF TERAPAN

PROGRAM RISET INSENTIF PENINGKATAN KEMAMPUAN
PENELITI DAN PEREKAYASA

Bidang Fokus/Faktor Pendukung :
Teknologi Pertahanan dan Keamanan

Peneliti Utama

: Dyah R Martiningrum, M.Si

Anggota

: Dra. Nancy Ristanti

: Drs. Gatot Wikanto
: Irvan Fajar Syidik, S.T
: Prayitno Abadi, S.Si

LEMBAGA PENERBANGAN DAN ANTARIKSA NASIONAL
JL. PEMUDA PERSIL NO. 1 NO.TLP. 4892802 JAKARTA TIMUR 13220

2011
1

RINGKASAN
Bidang Ionosfer dan Telekomunikasi, Pusat Sains Antariksa-LAPAN, telah lama
melakukan penelitian tentang lapisan ionosfer sebagai media

pemantul gelombang HF.

Beberapa hasil penelitian tersebut bahkan telah dimanfaatkan antara lain berupa peta ionosfer
regional (model MSILRI), model prediksi frekuensi komunikasi, buletin komunikasi radio,
dan lain-lain. Dari kegiatan diseminasi maupun koordinasi antar institusi yang telah
dilakukan dalam tahun 2010, maka tercetus tentang perlunya suatu perangkat untuk

menentukan lokasi pemancar HF. Oleh karena itu Bidang Ionosfer dan Telekomunikasi
LAPAN, ingin menindaklanjuti itu dengan mengembangkan suatu paket program yang dapat
digunakan untuk menentukan lokasi pemancar HF dengan memanfaatkan data ionosfer (foF2,
h’F1, dan h’F2), serta data rentang waktu keberhasilan komunikasi dalam uji komunikasi yang
sudah dilakukan (Watukosek-Bandung, Pameungpeuk-Bandung, dan Pontianak-Bandung).
Sebelum membuat paket program penentuan lokasi pemancar HF, lebih dahulu
dilakukan simulasi dengan menggunakan metode Classical Single Station Location (yang
sudah dimodifikasi) untuk menentukan jarak antara pemancar dan penerima HF (lokasi
pemancar HF). Masukan dari paket program ini adalah sudut elevasidan ketinggian semu
lapisan F. Lebih lanjut hasil penelitian ini diharapkan menjadi salah satu solusi bagi
permasalahanyang dihadapi dalam monitoring frekuensi komunikasi HF (pemancar gelap).
Selain

itu

akan

membantu

juga

mengidentifikasi

kapal-kapal

nelayan

yang

tersesat/kehilangan arah, atau oleh militer untuk menentukan lokasi kendaraan/alat militer.

2

PRAKATA
Alhamdulillah, puji syukur kehadirat Dzat yang Maha luas ilmuNya meliputi yang di
langit dan yang di bumi, sehingga kegiatan penelitian dan perekayasaan yang berjudul
“Pemanfaatan Data Ionosfer untuk Identifikasi Lokasi Pemancar HF”, dapat dilaksanakan
hingga memasuki bulan kelima saat ini.
Penelitian tentang lapisan ionosfer, tidak dipungkiri akan bermanfaatuntuk menunjang
kegiatan monitoring frekuensi komunikasi HF, selain dapat digunakan juga untuk

mengidentifikasi kapal-kapal nelayan yang tersesat/kehilangan arah, atau oleh militer untuk
menentukan lokasi kendaraan/alat militer, mengingat variasi lapisan ionosfer, baik reguler
maupun irreguler akan mempengaruhi penjalaran gelombang radio yang melaluinya.
Sebagai umpan balik dari kegiatan diseminasi yang setiap tahun dilaksanakan,
tercetus ide perlunya dibuat suatu perangkat lunak penentuan posisi pemancar HF yang
dibangun dengan memanfaatkan data ionosfer yang dimiliki LAPAN. Kegiatan ini dilakukan
sebagai wujud kontribusi LAPAN, khususnya bidang Ionosfer dan Telekomunikasi dalam
implementasi hasil-hasil kegiatan penelitian dan perekayasaan sehingga dapat dimanfaatkan
oleh masyarakat.
Seluruh pelaksana kegiatan penelitian dan perekayasaan mengucapkan banyak terima
kasih kepada kementerian riset dan teknologi yang telah memberi kesempatan sehingga
kegiatan ini dapat dilaksanakan. Terima kasih juga kami sampaikan kepada Kepala LAPAN,
Drs. Bambang Tedjasukmana, Dipl. Ing, Deputi Sains, Pengkajian dan Informasi
Kedirgantaraan, Prof. DR. Thomas Djamaluddin, Deputi Penginderaan Jauh, Drs. Taufik
Maulana MBA, Sekretaris Utama LAPAN, Drs. Sri Kaloka Prabotosari, Kepala Pusat Sains
AntariksaLAPAN, Dra. Clara Yono Yatini, M.Sc, Kabid. Ionosfer dan Telekomunikasi, Drs.
Jiyo, MSi, atas motivasi, bimbingan dan pengarahan untuk perbaikan dan penyempurnaan
kegiatan penelitian dan perekayasaan ini.

3

DAFTAR TABEL
Tabel 5.1. Hasil Simulasi Penentuan Lokasi Pemancar dengan Metoda SSL (WTK-BDG)
Tabel 5.2. Hasil Simulasi Penentuan Lokasi Pemancar dengan Metoda SSL (PMP-BDG)
Tabel 5.3. Hasil Simulasi Penentuan Lokasi Pemancar dengan Metoda SSL (PTK-BDG)

4

DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1 Perangkat Monitoring Spektrum Frekuensi Tinggi (High Frequency) yang
ditempatkan dalam mobil (Sumber : Balai Monitoring Spektrum Frekuensi Kelas II Bandung,
Kementrian Kominfo)
Gambar 2.1 Ilustrasi proses ionisasi di lapisan Ionosfer
Gambar 2.2 Proses Rekombinasi di lapisan Ionosfer
Gambar 2.3Profil Kerapatan Elektron terhadap Ketinggian
Gambar 2.4Prinsip dasar ionosonda
Gambar 2.5Ionogram hasil pengamatan ionosonda IPS71 di Tanjungsari, Sumedang untuk
siang hari (kiri) dan malam hari (kanan).
Gambar 2.6 Ilustrasi Metode MSL-HFDF
Gambar 2.7 Penjalaran gelombang radio melalui lapisan ionosfer

Gambar 2.8Sistem Array Antena untuk Direction Finding Super Resolusi
Gambar 4.1 Data ionogram Loka Monitoring Antariksa Tanjungsari
20 November 2010 jam 13:00
Gambar 5.1 Prosentase keberhasilan komrad Watukosek-Bandung Juli 2010
Gambar 5.2 Prosentase keberhasilan komrad Watukosek-Bandung Agustus 2010
Gambar 5.3 Hasil simulasi sudut elevasi bulan Juli
Gambar 5.4 Hasil simulasi sudut elevasi bulan Agustus
Gambar 5.5 Hasil simulasi sudut elevasi bulan Oktober
Gambar 5.6 Hasil simulasi sudut elevasi bulan November
Gambar5.7Metode Classical SSL
Gambar 5.8Software Penentuan Lokasi Pemancar Radio HF

5

BAB I PENDAHULUAN

1.1

Tugas Pokok dan Fungsi Pusat Sains Antariksa serta Bidang Ionosfer dan
Telekomunikasi

Pusat Sains Antariksa (Pussainsa), adalah salah satu unsur pelaksana sebagian tugas

dan fungsi Kedeputian Bidang Sains, Pengkajian dan Informasi Kedirgantaraan serta
menyelenggarakan fungsi penelitian, pengembangan dan pemanfaatan sains antariksa di
bidang kedirgantaraan. Pusat Sains Antariksa (Pussainsa) membawahkan 4 bidang yaitu :
a. Bidang Matahari dan Antariksa
b. Bidang Geomagnet dan Magnet Antariksa
c. Bidang Ionosfer dan Telekomunikasi
d. Bidang Teknologi Pengamatan.
Sejalan dengan tugas dan fungsi lembaga (LAPAN), bidang Ionosfer dan
Telekomunikasi mempunyai tugas dan fungsi untuk melakukan penelitian mengenai lapisan
ionosfer meliputi : karakteristiknya, proses-proses fisis dan dinamis yang terjadi di dalamnya.
Proses fisis dan dinamis antara lain adalah tentang bagaimana lapisan ionosfer terbentuk,
mekanisme interaksinya dengan lapisan lain dalam atmosfer bumi baik dari bawah (troposfer,
stratosfer, dan mesosfer) maupun dari atas (magnetosfer dan ruang antar planet), dimana
semua proses tersebut sangat tergantung dari kondisi dan aktivitas matahari sebagai sumber
energi sekaligus sumber gangguan. Proses fisis dan dinamis lainnya dikaji terutama dikaitkan
dengan karakteristik lapisan ionosfer yang berperan sebagai media yang dilalui gelombang
elektromagnetik. Ketika suatu gelombang elektromagnetik menjalar melalui lapisan ionosfer
maka kemungkinan gelombang tersebut akan mengalami pembiasan, pemantulan, maupun

akan diteruskan melaluinya. Tentu saja kedua proses baik proses fisis maupun dinamis tidak
dapat ditinjau secara terpisah. Dengan pemahaman yang baik mengenai fisis maupun dinamis
dari lapisan ionosfer akan memberi manfaat pada pengembangan lebih lanjut berupa
pembangunan model ionosfer maupun model prediksi untuk komunikasi radio dan
komunikasi satelit. Model ionosfer diperlukan sebagai bagian dari model atmosfer bumi
secara keseluruhan. Model ionosfer juga diperlukan untuk koreksi kesalahan pengukuran
dengan GPS.Dalam komunikasi radio, model prediksi parameter ionosfer diperlukan sebagai
evaluator frekuensi kerja optimal yang dapat digunakan untuk komunikasi radio terutama
pada pita HF dan VHF-rendah.

6

1.2

Penelitian Lapisan Ionosfer di Indonesia.
Pengamatan lapisan ionosfer di Indonesia pertama kali dilakukan pada tahun 1982.

Stasiun pengamatan lapisan ionosfer yang pertama didirikan adalah di Biak dan
Pameungpeuk. Sampai saat ini ada 5 Balai dan Loka Monitoring Dirgantara yang beroperasi
secara rutin dan kontinu. Balai dan Loka tersebut beradadi Biak, Pontianak, Kototabang,

Pameungpeuk, dan Tanjungsari. Balai dan Loka tersebut beroperasi selama 24 jam dan
merekam data ionosfer setiap 15 menit. Data yang diperoleh disebut ionogram dan setelah
melalui pembacaan dengan cara khusus (scaling), maka dihasilkan parameter ionosfer yaitu
frekuensi dan ketinggian.
Sampai saat ini penelitian lapisan ionosfer Indonesia telah menghasilkan beberapa
pengetahuan dan pemahaman tentang lapisan ionosfer. Penelitian yang dilakukan telah
menghasilkan model ionosfer regional Indonesia. Sebagai contohnya adalah model Model
Sederhana Ionosfer Lintang Rendah Indonesia (MSILRI) (Muslim, dkk., 2003) yang
merupakan model ionosfer untuk menentukan frekuensi kritis lapisan F2 (foF2),
perbandingan antara Maximum Usable Frequency (MUF) atau frekuensi maksimum yang
dapat dipantulkan lapisan ionosfer pada jarak 3000 km M(3000)F2 dengan foF2, dan Total
Electron Content (TEC) lapisan ionosfer. Kemudian dihasilkan pula model propagasi lapisan
E regional Indonesia (M-ProE) untuk memprakirakan frekuensi dan peluang pemantulan oleh
lapisan E dan E Sporadis.
Selain model, penelitian ionosfer yang dilakukan juga telah menghasilkan informasi
lain tentang respon ionosfer terhadap badai matahari dan badai geomagnet, kemunculan
lapisan E Sporadis, kemunculan Spread F, gelombang gravitasi, dan fenomena lain akibat
hujan meteor dan gerhana matahari total. Kemudian, dengan data ionosfer yang telah
diperoleh telah dihasilkan koreksi indeks ionosfer khusus untuk wilayah Indonesia. Semua
informasi telah dikemas dan disampaikan kepada masyarakat pengguna melalui web, buku

ilmiah, majalah, dan bahkan media cetak maupun elektronik.
Model ionosfer dan informasi lainnya telah dimanfaatkan untuk menentukan prediksi
frekuensi komunikasi radio pada pita HF dan VHF-rendah. Informasi prediksi ini digunakan
untuk alat evaluasi waktu operasional stasiun radio, frekuensi yang sebaiknya digunakan, dan
rekomendasi tambahan untuk pengajuan izin frekuensi, sehingga penggunaan komunikasi
radio menjadi optimal.
Ionogram yang dihasilkan oleh stasiun pengamatan sudah dapat diakses secara real
time. Hal ini memungkinkan pemanfaatannya untuk manajemen frekuensi secara real time

bagi stasiun radio yang sangat vital seperti di lingkungan TNI dan POLRI. Berkaitan dengan
7

hal itu, saat ini sedang dibangun sistem informasi ionogram real time untuk mendukung
operasional komunikasi radio di dua lembaga tersebut.
Selain diteliti dengan ionosonda, lapisan ionosfer juga diamati dengan perangkat lain
yaitu Receiver GPS dan Monitor Sintilasi. Perangkat pertama menghasilkan informasi
tentang kandungan elektron total (Total Electron Content, TEC) dari lapisan ionosfer.
Perangkat kedua menghasilkan informasi gangguan sinyal satelit yang disebabkan oleh
pergerakan plasma (plasma bubble). Informasi TEC dimanfaatkan untuk koreksi pengukuran
menggunakan GPS frekuensi tunggal dan informasi sintilasi digunakan untuk koreksi

informasi yang diterima dari satelit.

1.3

Potensi Pemanfaatan Hasil Penelitian Ionosfer untuk Penentuan Lokasi
Pemancar HF
Komunikasi radio dengan memanfaatkan band High Frequency (3 – 30 MHz) sampai

sekarang masih banyak digunakan baik di kalangan sipil maupun militer, dalam kondisi
normal maupun kondisi darurat seperti saat perang maupun untuk mitigasi bencana.
Berdasarkan informasi yang disampaikan oleh Balai Monitor Ditjen Pos dan Telekomunikasi,
saat ini ada sekitar 400.000 pengguna komunikasi radio HF yang berijin. Untuk memonitor
sekian banyak pengguna mereka memerlukan perangkat yang membantu menentukan lokasi
pemancar HF tersebut dengan cepat, terutama untuk komunikasi di daerah terpencil seperti
Papua dan Maluku.
Selama ini Balai Monitoring Spektrum Frekuensi Kelas II Bandung, Kementerian
Komunikasi dan Informasi menggunakan beberapa perangkat untuk memonitor penggunaan
frekuensi komunikasi radio HF (High Frequency). Bila ditemukan adanya penggunaan
frekuensi tertentu tanpa ijin, maka yang dilakukan pertama kali adalah mencari sumber
pemancarnya dengan mendeteksi

frekuensi berapa yang digunakan dan berapa sudut

bearingnya pada lokasi tertentu, kemudian cara yang sama dilakukan pada dua titik lokasi
lainnya sehingga dapat ditentukan lokasi pemancar dari perpotongan ketiga titik lokasi yang
ditentukan. Perangkat yang digunakan untuk penentuan pemancar gelap tersebut dapat dilihat
pada Gambar 1.1.

8

Gambar 1.1. Perangkat Monitoring Spektrum Frekuensi Tinggi (High Frequency) yang
ditempatkan dalam mobil (Sumber : Balai Monitoring Spektrum Frekuensi Kelas II Bandung,
Kementrian Kominfo)
Bidang Ionosfer dan Telekomunikasi, Pusat Sains Antariksa-LAPAN, sesuai dengan
tugas pokok dan fungsinya, telah lama melakukan penelitian tentang lapisan ionosfer sebagai
media pemantul gelombang HF. Dari kegiatan diseminasi maupun koordinasi antar instansi
yang telah dilakukan dalam tahun 2010, maka tercetus tentang perlunya suatu perangkat
untuk menentukan lokasi pemancar HF. Oleh karena itu Bidang Ionosfer dan Telekomunikasi
ingin menindaklanjuti itu dengan mengembangkan suatu paket program yang dapat
digunakan untuk menentukan lokasi pemancar HF dengan memanfaatkan data ionosfer (foF2,
h’F1, dan h’F2),serta data rentang waktu keberhasilan komunikasi dalam uji komunikasi yang
sudah dilakukan (Watukosek-Bandung, Pameungpeuk-Bandung, dan Pontianak-Bandung).
Metoda klasik penentuan lokasi stasiun tunggal (Classical SSL Method) adalah salah
satu metoda penentuan lokasi pemancar yang sudah lama digunakan. Metoda sederhana ini
akan digunakan untuk simulasi sehingga diperoleh sudut elevasi paling optimal yang
digunakan untuk komunikasi dan lokasi pemancar dari komunikasi HF. Setelah dilakukan
verifikasi sehingga galat/kesalahan antara simulasi dan jarak pemancar sebenarnya paling
kecil, maka dibuatlah perangkat lunak sederhana untuk penentuan lokasi pemancar radio HF.
Perangkat lunak tersebut tentu masih sangat sederhana dan memerlukan pengembangan lebih
lanjut sehingga dapat membantu pekerjaan monitoring komunikasi HF.

9

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1

Lapisan Ionosfer dan Perambatan Gelombang Radio
Lapisan ionosfer mulai dikenal ketika pada tahun 1901, Marconi berhasil

memancarkan sinyal gelombang radio melintasi lautan Antlantik dari Cornwall (Inggris) ke
St. John, New-Foundland (Kanada) yang berjarak sekitar 3380 km. Hal tersebut sekaligus
menunjukkan bahwa sinyal gelombang radio yang dipancarkan telah mengalami pemantulan
melalui atmosfer (ionosfer) terlebih dahulu sebelum diterima oleh penerima gelombang radio.
Sejak saat itu, kehidupan manusia tidak terlepas dari peran gelombang radio. Gelombang
radio pada pita frekuensi HF (High Frequency) atau sering disebut gelombang SW (Short
Wave) telah menjadi bagian penting dalam kehidupan manusia. Setiap waktu kita dapat

dengan mudah mendengarkan siaran radio dari berbagai penjuru dunia dan memilih siaran
apa saja yang kita inginkan. Komunikasi menggunakan gelombang radio HF juga dilakukan
di berbagai instansi pemerintah seperti TNI, POLRI dan Pemda.
Siaran radio dari dalam dan luar negeri dapat sampai kepada pesawat radio di suatu
tempat setelah melalui proses penjalaran di angkasa. Gelombang radio dari pemancar
merambat menuju lapisan ionosfer. Salah satu karakteristik lapisan ionosfer adalah
membiaskan/membelokkan gelombang radio yang melaluinya. Oleh karena itu ketika sinyal
gelombang radio sampai di lapisan ionosfer, maka akan dibelokkan oleh lapisan tersebut
sehingga keluar dari ionosfer kembali ke bumi dan sampai kepada pesawat radio melalui
antena. Karena ketergantungan perambatan gelombang radio terhadap kondisi ionosfer inilah
yang menyebabkan ionosfer menjadi penting dalam penelitian sains antariksa.

Gambar 2.1. Ilustrasi proses ionisasi di lapisan Ionosfer
Lapisan ionosfer adalah bagian dari atmosfer Bumi kita pada ketinggian antara 50 km
sampai dengan 1000 km, dimana terdapat sejumlah elektron dan ion bebas (< 1eV). Semua

10

benda dalam sistem tata surya yang dilingkupi oleh gas netral akibat adanya gaya tarik
gravitasional (misalnya Bumi) atau beberapa proses lain seperti sublimasi (misalnya komet)
akan memiliki lapisan ionosfer. Elektron atau ion bebas dihasilkan oleh proses ionisasi
partikel netral akibat radiasi Extreme Ultra Violet (EUV) matahari dan tumbukan partikel
energetik yang menembus atmosfer (Gambar 2.1).
Selain proses ionisasi, karakteristik lapisan ionosfer juga dipengaruhi oleh proses
sebaliknya, yaitu rekombinasi, seperti dapat dilihat pada Gambar 2.2.

Gambar 2.2 Proses Rekombinasi di lapisan Ionosfer
Ionisasi,

rekombinasi,

difusi,

reaksi-reaksi

kimia, dinamika gelombang atmosfer,

ketidakstabilan plasma, serta perpindahan partikel akibat perubahan medan listrik dan medan
magnet bumi, semuanya akan berpengaruh terhadap karakteristik lapisan ionosfer. Oleh
karena itu untuk memahami lapisan ionosfer diperlukan pendekatan dari berbagai disiplin
ilmu baik itu fisika plasma, kimia kinetik, teori atom, dan mekanika fluida. Bahkan dalam
pengembangan dan pemanfaatan hasil penelitian diperlukan juga ilmu elektronika.
Sebagaimana telah dipahami bahwa ionosfer berperan penting sebagai media
penjalaran gelombang radio ke angkasa. Ketika gelombang radio mencapai lapisan ionosfer
sebagian energinya akan diserap oleh lapisan tersebut dan sebagian lagi akan dipantulkan
sehingga kembali lagi ke bumi dan sebagian lainnya akan menembus lapisan ionosfer ke
angkasa luar.
Kemampuan ionosfer dalam memantulkan gelombang radio tergantung kepada
kerapatan elektronnya. Semakin tinggi kerapatan elektron, semakin tinggi pula frekuensi
yang dapat dipantulkannya. Hubungan antara frekuensi (f) dengan jumlah elektron per meter
kubik (N) adalah seperti pada persamaan berikut (McNamara, 1992) :
f N2  80,5N

(2.1)

Dengan f dalam satuan Hz dan N dalam satuan elektron per m3.

11

Secara sederhana, biasanya lapisan ionosfer ditinjau menurut perubahan kerapatan
elektronnya terhadap ketinggian sebagaimana dapat dilihat pada Gambar 2.3.

Gambar 2.3 Profil Kerapatan Elektron terhadap Ketinggian

Pada siang hari ionosfer umumnya terdiri dari empat lapisan yaitu lapisan D (50
sampai 90 km), lapisan E (90 sampai 140 km), lapisan F1 (140 sampai 210 km),dan lapisan
F2 (> 210 km). Kadang-kadang teramati adanya bagian lapisan E yang muncul secara
sporadis dan disebut lapisan E Sporadis. Pada malam hari jumlah elektron di lapisan D, E dan
F1 menjadi sangat sedikit, dan hanya lapisan F2 yang memantulkan gelombang radio. Akan
tetapi kadang-kadang muncul lapisan di ketinggian lapisan E yang dikelompokkan ke dalam
lapisan E Sporadis. Hanya lapisan E, E Sporadis, F1, dan F2 yang memantulkan gelombang
radio HF, sedangkan lapisan D tidak memantulkan gelombang radio. Lapisan D justru
menyerap energinya atau melemahkannya.
Diantara keempat lapisan ionosfer, lapisan F2 adalah lapisan paling penting untuk
perambatan gelombang radio HF karena lapisan ini ada selama 24 jam sehari. Selain itu
letaknya yang tinggi memungkinkan untuk komunikasi radio dengan jarak terjauh.Biasanya
lapisan F2 memantulkan gelombang radio pada frekuensi-frekuensi tertinggi dalam rentang
HF.

12

2.2

Pengamatan Lapisan Ionosfer
Karakteristik lapisan ionosfer yang sangat penting dalam komunikasi radio adalah

kemampuannya untuk memantulkan sinyal gelombang radio yang melaluinya.Akan tetapi
hanya gelombang dengan rentang frekuensi tertentu saja yang dapat dipantulkannya. Dengan
memanfaatkan sifat pemantulan sinyal gelombang radio yang melalui lapisan ionosfer inilah
maka alat pengamatan lapisan ionosfer dibuat. Alat tersebut dinamakan ionosonda. Ionosonda
adalah suatu radar aktif (pemancar dan sekaligus penerima) dengan frekuensi pada band HF
(3-30 MHz), yang memancarkan pulsa sangat pendek dengan arah tegak lurus ke atas
menuju lapisan ionosfer (Gambar 2.4).

Gambar 2.4. Prinsip dasar ionosonda
Pulsa dipancarkan secara berurutan dari frekuensi terendah (sekitar 2 MHz) sampai ke
frekuensi yang lebih tinggi (biasanya 22 MHz) akan dikembalikan ke bumi secara berurutan
pula. Ionosonda merekam selang waktu perjalanan gelombang mulai dari saat pemancaran
sampai pulsa itu diterima kembali oleh ionosonda. Dari selang waktu perjalanan pulsa ini
dapat dihitung jarak yang telah ditempuh pulsa tersebut. Informasi frekuensi dan jarak yang
diperoleh

kemudian

diplot

oleh

ionosonda

menjadi

suatu

kurva

yang

disebut

ionogram.Gambar 2-5 memperlihatkan salah satu ionogram hasil pengamatan ionosonda.

Sumbu mendatar dari ionogram menyatakan frekuensi lapisan ionosfer (dalam MHz) dan
sumbu tegak menyatakan ketinggian (dalam km). Trace dari ionosonda akan menggambarkan
kondisi lapisan ionosfer setiap saat (biasanya dalam selang 15 menit).

13

Gambar 2.5. Ionogram hasil pengamatan ionosonda IPS71 di Tanjungsari, Sumedang untuk
siang hari (kiri) dan malam hari (kanan).
Ionosonda tidak hanya memancarkan sinyal gelombang arah vertikal saja, namun ada
pula ionosonda yang memancarkan gelombang secara miring (oblique). Sistem pengamatan
ionosfer dengan ionosonda jenis oblique ini mengharuskan pemisahan lokasi pemancar dan
penerima. Misalnya ionosonda oblique Manado-Sumedang. Ionosonda yang memancarkan
gelombang ditempatkan di Manado dan ionosonda penerima di Sumedang. Rentang frekuensi
yang dipancarkan juga lebih lebar yaitu antara 2 MHz hingga 35 MHz. Dengan ionosonda
oblique memungkinkan untuk mengamati lapisan ionosfer di atas lautan atau hutan belantara
yang tidak bisa dilakukan dengan ionosonda vertikal. Ionosonda jenis ini juga bisa digunakan
untuk memantau perambatan gelombang dari lokasi pemancar hingga lokasi penerima, serta
dapat digunakan untuk mempelajari berbagai model perambatan gelombang.
Selain ionosonda, ada beberapa alat lainnya yang mendukung penelitian lapisan
ionosfer, antara lain radar MF, radar VHF, Meteor Wind Radar, Penerima GPS, dan radio
komunikasi.

2.3

Metode Penentuan Lokasi Pemancar HF (HF Direction Finding)
Ada dua macam metode penentuan posisi pemancar HF yang dibahas dalam tulisan

ini, yaitu Multiple Site High Frequency Direction Finding (MS-HFDF) dan Single
Station/Site High Frequency Direction Finding (SS-HFDF). Metode pertama biasa disebut
juga dengan MSL-HFDF sedangkan metode kedua biasa disebut juga dengan SSL-HFDF.
Pada awal perkembangannya, Direction Finding memanfaatkan triangulasi geometrik
yang melibatkan pengukuran bearing (sudut azimuth dari sinyal gelombang radio yang
datang) , berarah sesuai arah putaran jarum jam terhadap arah Utara. Lokasi pemancar HF
biasanya ditentukan paling sedikit oleh dua hasil pengukuran bearing sehingga dapat ditarik
14

garis lurus dari keduanya. Akurasi hasil pengukuran akan lebih baik bila menggunakan lebih
dari dua titik stasiun Direction Finding (DF). Gambar 2.6 menjelaskan bagaimana
menentukan

lokasi

pemancar

dengan

metode

MSL-HFDF

dengan

triangulasi

geometrik.Validitas jejak garis lurus diasumsikan sama dengan akurasi pengukuran azimuth
sudut datang sehingga penentuan lokasi pemancar HF akan akurat.

Gambar 2.6. Ilustrasi Metode MSL-HFDF

Pada kenyataannya, komunikasi radio HF yang memanfaatkan frekuensi 3 MHz
sampai dengan 30 MHz tidak menjalar secara Line of Sight maupun Ground Wave, tetapi
menjalar ke atas (Sky Wave) dan melalui lapisan ionosfer, sehingga mengalami
pembiasan/pembelokkan, baru kemudian kembali ke permukaan bumi. Oleh karena itu
asumsi garis lurus pada MSL-HFDF perlu dikoreksi dengan mempertimbangkan faktor
pengaruh dari gradien ionisasi di lapisan ionosfer dangangguan di lapisan ionosfer
dalamberbagai skala dan magnitude.
Metode kedua adalah SSL-HFDF. Metoda ini didasarkan pada tiga hal mendasar,
yaitu hukum secant, Teorema Breit-Tuve, dan Teorema Martyn. Gambar 2.7. menunjukkan
ilustrasi penjalaran gelombang radio secara oblique dengan frekuensi f dan lintasannya adalah
T-B-R. Jika fv adalah frekuensi yang dipantulkan lapisan ionosfer dari ketinggian yang sama
secara vertikal, maka hukum secant menyatakan bahwa :
f = fvsec X

(2.2)

dimana X adalah sudut pantul dari lapisan ionosfer, dan X adalah komplemen dari sudut
elevasi ( X= (90-β)).

15

Gambar 2.7. Penjalaran gelombang radio melalui lapisan ionosfer

Jika lintasan penjalaran gelombang radio dari pemancar ke penerima dianggap berupa
garis lurus (tidak mengalami pembiasan di lapisan ionosfer) yaitu T-A-R, maka berlaku
teorema Breit-Tuve, yang menyatakan bahwa lintasan sinyal gelombang radio adalah T-A-R,
menjalar dengan kecepatan sebanding dengan kecepatan cahaya dalam ruang hampa dan
tidak mengalami perlambatan oleh lapisan ionosfer.
Akhirnya, teorema lintasan ekuivalen Martyn menyatakan bahwa bila f dan fv adalah
frekuensi oblique dan frekuensi vertikal yang dipantulkan dari ketinggian yang sama yaitu B,
maka ketinggian semu pantulan fv sebanding dengan ketinggian triangular untuk jejak sinyal
oblique. Jika h’(fv) adalah ketinggian semu pantulan frekuensi fv, maka teorema Martyn dapat
dituliskan :
p’(f) = h’(fv) sec X

(2.3)

Secara singkat, penerapan ketiga hubungan dasar yaitu hukum secant, teorema BreitTuve, dan teorema Martyn dalam metode Single Station Location High Frequency Direction
Finding (SSL-HFDF Method) adalah sebagai berikut :
-

Sinyal gelombang radio dengan frekuensi f menjalar dari pemancar dengan sudut
elevasi β(dalam radian).

-

Hukum secant diterapkan untuk menentukan frekuensi vertikal, fv. ( f = fv sec X ).

-

Ketinggian semu h’(fv) diperoleh dari ionogram vertikal untuk frekuensi fv.

-

Sinyal gelombang dianggap menjalar dengan lintasan berbentuk segitiga dengan sudut
elevasi β, dan ketinggian semu h’(fv).

16

-

Jarak antara pemancar ke penerima secara sederhana dinyatakan sebagai TR atau d
yaitu: d = 2h’/tan β.
Dengan mempertimbangkan kelengkungan bumi, maka hubungan antara frekuensi

yang dipantulkan oleh pancaran oblique dan frekuensi yang dipantulkan secara vertikal
menjadi : (fv/f) = [1 – {R cos β / (R + h’)}2]1/2, dimana β adalah sudut elevasi dan R adalah
jari-jari bumi. h’ adalah ketinggian efektif dari titik pantul yang dalam hal ini dapat diperoleh
dari ionogram sebagai ketinggian semu h’(fv).
Selain pendekatan dari sisi metode, penentuan lokasi pemancar HF dapat didekati
juga dari sisi pengembangan perangkat keras (misalnya antena).Salah satu contohnya adalah
yang dilakukan oleh Raven Research, merupakan salah satu perusahaan di Inggris yang
mengembangkan sistem untuk Direction Finding dengan mengembangkan sistem antena.
Kelompok Raven mengembangkan suatu sistem DF dengan antena penerima memasukkan
sudut azimuth 360o seperti terlihat pada Gambar 2.8.

Gambar 2.8Sistem Array Antena untuk Direction Finding Super Resolusi

Sistem ini memberi 24 output beam yang simultan dan membagi sudut azimuth
dengan interval 15o. Beam akan dapat memberi arah sampai sudut elevasi sebesar 60 o.
Komponen utama sistem ini ada tiga yaitu processor DF, Operator Workstation, dan antena.
Keuntungan sistem ini antara lain adalah dapat memisahkan dua sinyal yang berbeda pada
frekuensi yang sama dengan sudut datang yang berbeda.

17

BAB III TUJUAN DAN MANFAAT

3.1

Tujuan
Tujuan kegiatan ini adalah memanfaatkan data ionosfer untuk membuat perangkat

lunak penentuan lokasi pemancar HF.

3.2

Manfaat
Manfaat kegiatan ini adalah dihasilkannya perangkat lunak aplikasi penentuan lokasi

pemancar HF yang dapat membantu monitoring pemancar HF. Selain itu, diharapkan
kedepannya perangkat Direction Finding yang dioperasikan dapat dimanfaatkan untuk
monitoring plasma bubble area luas(Saito, S., dkk, 2011)

18

BAB IV METODOLOGI

4.1

Data
Data utama yang digunakan dalam kegiatan penelitian ini adalah data ionogram hasil

pengukuran ionosonda Tanjungsari tahun 2010. Data tersebut akan digunakan untuk simulasi
menentukan sudut elevasi optimal.Gambar 4.1 menunjukkan contoh data ionogram yang
digunakan dalam penelitian ini.

Gambar 4.1. Data ionogram Loka Monitoring Antariksa Tanjungsari
20 November 2010 jam 13:00

Sebagai data pendukung, digunakan data hasil uji komunikasi radio HF untuk
komunikasi antara Bandung-Pameungpeuk, Bandung-Watukosek, dan Bandung-Pontianak.
Data ini masih berbentuk data kualitatif yang dinyatakan dalam suatu kode tertentu untuk
memudahkan menentukan keberhasilan komunikasi. Baru kemudian dinyatakan dalam suatu
prosentase tingkat keberhasilan keberhasilan komunikasi pada waktu tertentu yang sudah
ditetapkan.

4.2.

Metodologi
Metoda yang digunakan dalam kegiatan penelitian ini adalah metoda Classical Single

Station Location High Frequency Direction Finding (Classical SSL-HFDF), dengan tahapan-

tahapannya adalah sebagai berikut :
19

Simulasi awal metoda Classical SSL (Single Station Location)

Simulasi manual perlu dilakukan lebih dahulu untuk menentukan langkah-langkah
pemrograman yang akan dibuat. Langkah-langkahnya meliputi :
Simulasi untuk Mendapatkan Sudut Elevasi Optimum
-

Menentukan nilai frekuensi vertikal (fv)sebagai fungsi sudut elevasi (β) dari
persamaan (1). Nilai f yang digunakan antara lain 15,8 MHz, 10,2 MHz, dan 7,2
MHz, sedangkan sudut elevasi bervariasi dari 30o s.d 90o dengan selang 3o.

-

Menentukan nilai h(fv) berdasarkan nilai-nilai fv yang diperoleh dari poin 1 dengan
membaca (scalling) ionogram dari LMA Tanjungsari. Data ionogram yang digunakan
disesuaikan waktunya dengan hasil uji komunikasi.

-

Menentukan nilai d sebagai fungsi h’ dengan persamaan (3) sehingga diperoleh
variasi nilai d.
Verifikasi Hasil Simulasi
Verifikasi dilakukan dengan menghitung galat nilai d yang diperoleh :
a. Komunikasi Pameungpeuk-Bandung :
(4.1)
b. Komunikasi Watukosek-Bandung :
(4.2)
c. Komunikasi Pontianak-Bandung :
(4.3)

Simulasi untuk Komunikasi jarak > 600 km
Dengan langkah simulasi yang sama namun dengan menggunakan rumus yang
berbeda, karena semakin jauh jarak komunikasi, berarti faktor kelengkungan bumi
harus dipertimbangkan. Oleh karena itu untuk menentukan frekuensi vertikal,
gunakan rumus :
(fv / f) = [1 – {R cos β / (R + h’)}2]1/2

(4.4)

Dan jarak antara pemancar dan penerima adalah :
d = 2R [cos-1 {R cos β / (R + h’)}– β]

(4.5)

20

Setelah simulasi dilakukan maka hasilnya dapat digunakan sebagai acuan dalam
merancang suatu perangkat lunak penentuan lokasi pemancar radio HF dalam versi paling
sederhana karena belum mampu menentukan titik tetap tertentu yang menjadi lokasi
pemancar yang dicari namun baru berupa radius tertentu dalam suatu area.
Untuk mendapatkan hasil Classical SSL-HFDF yang ideal diperlukan informasi
kondisi lapisan ionosfer near real time. Untuk mengantisipasi hal ini maka langkah
selanjutnya adalah melakukan analisis estimasi titik pantulnya. Selain itu, kuantifikasi
ketidakteraturan lapisan ionosfer baik spasial maupun temporal sangat penting untuk
diketahui.
Proses estimasi titik pantul (parameter lapisan ionosfer) pada dasarnya adalah
menentukan parameter dari lokasi tertentu yang diperoleh dari lokasi-lokasi yang langsung
diamati. Lokasi yang akan diestimasi ditandai dengan label 0, sementara lokasi pengamatan
ditandai dengan label 1, 2, 3,......, n. Dengan demikian nilai yang diharapkan berupa rata-rata
dan variansi dari parameter yang dicari dapat diketahui, sehingga kovarian dari masingmasing pasangan lokasi diasumsikan dapat diketahui. Secara singkat tahapan estimasi
parameter ionosfer adalah sebagai berikut :
-

Menghitung variansi parameter pada masing-masing lokasi dengan rumus :
(∑

∑

∑

Dimana

)

(4.6)

n = banyaknya pengamatan pada lokasi i
xi = nilai pengamatan pada lokasi i

i = rata-rata pengamatan pada lokasi i.
-

Menghitung variansi parameter pada lokasi 0. Bila pengamatan tidak ada, maka
dihitung dari interpolasi spasial dari variansi pada lokasi i =1, 2, 3,....,n.

-

Menghitung kovarian dan koefisien korelasi untuk masing-masing pasangan lokasi,
termasuk lokasi 0.
Koefisien korelasi dihitung dengan rumus :
(∑

√ (∑

) (∑

) (∑

)(∑

) √ (∑

)

) (∑

(4.7)
)

Kovarian dihitung untuk masing-masing pasangan dengan rumus :
√

(4.8)

21

-

Memecahkan matrix korelasi dan menghitung koefisien prediksi serta koefisien
korelasi ganda.
Koefisien prediksi dihitung dengan rumus :

, j= 1,2, ...,n

(4.9)

Koefisien korelasi ganda dengan rumus :
| |

(4.10)

- Menghitung deviasi parameter untuk masing-masing lokasi, i = 1, 2,....,n
(4.11)
Dengan

-

-

-

mi = nilai pengamatan pada lokasi ke i

i = nilai rata-rata aktual pada lokasi ke i

(4.12)

Menghitung deviasi hasil estimasi dari parameter pada lokasi 0 dengan rumus :

∑

(4.13)

Menghitung nilai prediksi parameter dengan rumus :

∑

(4.14)

Menghitung error/kesalahan rata-rata prediksi,
Untuk satu lokasi :
(4.15)
Untuk banyak lokasi :
(4.16)
Dimana r01 adalah koefisien korelasi antara 0 dan 1, sementara R0n adalah koefisien

korelasi antara lokasi 0 dengan lokasi lainnya (1, 2, 3,.......,n).

22

BAB V HASIL DAN PEMBAHASAN

5.1. Simulasi Penentuan Sudut Elevasi Optimum
Simulasi telah dilakukan untuk data tahun 2010. Waktu untuk simulasi didasarkan
pada data keberhasilan komunikasi dengan menggunakan data uji komunikasi radio
Watukosek-Bandung. Gambar 5.1. dan Gambar 5.2, adalah contoh data hasil uji
komunikasi radio Watukosek-Bandung.

Gambar 5.1. Prosentase keberhasilan komrad Watukosek-Bandung Juli 2010

Gambar 5.2. Prosentase keberhasilan komrad Watukosek-Bandung Agustus 2010

Berdasarkan waktu yang telah ditentukan, maka simulasi menghasilkan galat terkecil
untuk sudut-sudut elevasi pada masing-masing bulan seperti terlihat pada Gambar 5.3
sampai dengan Gambar 5.6.
23

Gambar 5.3. Hasil simulasi sudut elevasi bulan Juli

Gambar 5.4. Hasil simulasi sudut elevasi bulan Agustus

24

Gambar 5.5. Hasil simulasi sudut elevasi bulan Oktober

Gambar 5.6. Hasil simulasi sudut elevasi bulan November

Hasil simulasi untuk tahun 2010 dapat dilihat pada Tabel 5.1, Tabel 5.2, dan Tabel
5.3. Dari ketiga tabel tersebut terlihat bahwa metoda Single Station Location ini memberikan
nilai sudut elevasi optimal antara 30o sampai dengan 58o, sementara galat terkecil antara
perhitungan jarak pemancar dan penerima dengan metoda Single Station Location dan jarak
sebenarnya adalah 0% sampai 13,6%. Nilai-nilai hasil simulasi tersebut menunjukkan bahwa
metoda tersebut sesuai untuk penentuan lokasi pemancar HF (High Frequency) dengan jarak
komunikasi kurang dari 600 km.
25

Tabel 5.1. Hasil Simulasi Penentuan Lokasi Pemancar dengan Metoda SSL (WTK-BDG)

1

Januari

Sudut
Elevasi
Optimal
(o)
48-58

2

Februari

45-48

3,8

2,6

8,8

0,005

3

Maret

39-42

0,002

2,2

6,4

3,5

4

April

51-58

7,3

0.06

5,2

3,5

5

Mei

36-42

0,015

2,2

2,3

6,2

6

Juni

39-48

8,3

3,2

2,3

7,4

7

Juli

45-51

0,8

3,2

0

0,009

8

Agustus

33-39

6,6

4,2

0,015

3,2

9

September

46-50

3,2

3,2

6,2

8,6

10

Oktober

30-33

13,6

8,3

3,4

6,2

11

November

45-55

3,5

5,2

2,8

2,0

12

Desember

48-53

0,015

5,5

6,7

3,2

No
Bulan

Galat terkecil (%)
Tanggal 1

Tanggal 10

Tanggal 20

Tanggal 30

10

6,3

2,4

4,4

Dengan cara yang sama dan memanfaatkan sudut elevasi yang diperoleh dari simulasi
maka dilakukan simulasi untuk Pameungpeuk-Bandung dan Pontianak-Bandung. Hasilnya
dapat dilihat pada Tabel 5.2 dan Tabel 5.3.

Tabel 5.2. Hasil Simulasi Penentuan Lokasi Pemancar dengan Metoda SSL (PMP-BDG)

1

Januari

Sudut
Elevasi
Optimal
(o)
48-58

2

Februari

45-48

1,5

6,1

1,3

5,8

3

Maret

39-42

2,4

0,005

6,4

3,3

4

April

51-58

0,009

7,4

2,2

8,7

5

Mei

36-42

5,4

0,003

2,6

2,3

6

Juni

39-48

2,2

1,4

0,06

0,04

7

Juli

45-51

7,8

4,8

10,2

3,3

8

Agustus

33-39

8,5

2,1

5,5

2,1

No
Bulan

Galat terkecil (%)
Tanggal 1

Tanggal 10

Tanggal 20

Tanggal 30

2,0

3,6

4,5

4,2

26

9

September

Sudut
Elevasi
Optimal
(o)
46-50

10

Oktober

30-33

2,1

4,3

3,4

0,015

11

November

45-55

0,003

2,7

7,9

3,2

12

Desember

48-53

0

6,5

0,015

0,005

No
Bulan

Galat terkecil (%)
Tanggal 1

Tanggal 10

Tanggal 20

Tanggal 30

9,2

5,6

0,004

4,5

Tabel 5.3. Hasil Simulasi Penentuan Lokasi Pemancar dengan Metoda SSL (PTK-BDG)

1

Januari

Sudut
Elevasi
Optimal
(o)
48-58

2

Februari

45-48

8,8

6,4

9,8

5,2

3

Maret

39-42

4,1

8,3

5,5

7,3

4

April

51-58

10,2

9,8

5,6

6,7

5

Mei

36-42

11,4

0,025

12,5

10,3

6

Juni

39-48

6,8

5,1

6,8

4,2

7

Juli

45-51

8,3

12,2

1,4

9,8

8

Agustus

33-39

4,2

4,2

8,8

5,4

9

September

46-50

7,7

8,7

4,1

6,5

10

Oktober

30-33

6,3

9,2

6,5

2,7

11

November

45-55

5,3

7,1

5,5

9,0

12

Desember

48-53

9,8

9.2

8,4

6,7

No
Bulan

Galat terkecil (%)
Tanggal 1

Tanggal 10

Tanggal 20

Tanggal 30

11,5

7,8

12,3

6,3

Tampak dari Tabel 5.3, hasil simulasi menunjukkan akurasi yang semakin berkurang, hal ini
disebabkan oleh jarak komunikasi antara Bandung dan Pontianak yang lebih besar dari 600
km. Berdasarkan hasil empiris pengamatan yang dilakukan McNamara (1991), metode
Classical SSL-HFDF baik digunakan untuk komunikasi dengan jarak antara pemancar dan
penerima kurang dari 600 km.

5.2

Hasil Perancangan Perangkat Lunak Penentuan Lokasi Pemancar HF
Setelah simulasi untuk menguji metode Classical SSL-HFDF dilakukan, kemudian

dibuat rancangan dari perangkat lunak yang akan digunakan untuk penentuan lokasi
27

pemancar HF berdasarkan hasil simulasi. Secarasederhanasimulasi yang dilakukanmengikuti
diagram alirsepertiterlihatpadaGambar 5.7.
Sebagai hasil awal telah dibuat perangkat lunak tersebut dengan masukan sudut
elevasi dan ketinggian lapisan ionosfer sebagai pemantul sinyal gelombang radio. Informasi
dari alat HFDF masih diperlukan untuk menentukan sudut bearing. Hasilnya dapat dilihat
pada Gambar 5.8.

Gambar 5.7. Metode Classical SSL

28

Gambar 5.8Software Penentuan Lokasi Pemancar Radio HF

Untuk menggunakan perangkat lunak yang sudah dibuat tinggal memasukkan data
stasiuni onosonda yang diasumsikan sebagai penerima gelombang radio HF, misalnya
Pontianak, Pameungpeuk, atauWatukosek, kemudian masukkan juga nilai frekuensi
komunikasi yang terdeteksi dari alat Direction Finder, sehingga software akan menentukan
ketinggian lapisan ionosfer dan radius dimana pemancar yang dicari berada seperti terlihat
pada Gambar 5.8. Hasil ini tentu masih sangat sederhana, masih memerlukan pengembangan
dan peningkatan akurasinya.
Pengembangan selanjutnya perlu mempertimbangkan bahwa tidak semua titik yang
akan diamati memiliki data ionosfer sehingga langkah selanjutnya sebagaimana yang telah
dijelaskan dalam metodologi perlu dilakukan yaitu melakukan estimasi terhadap nilai
parameter media pemantul yang dalam hal ini adalah lapisan ionosfer. Estimasi bisa
dilakukan dari satu titik lokasi dimana terdapat stasiun ionosonda atau alat pengamatan
parameter ionosfer lainnya seperti misalnya GPS.

29

5.3

Analisis Kesalahan Pengukuran dalam Metode SSL-HFDF
Berdasarkan hasil-hasil simulasi dengan metode Classical SLL-HFDF, maka akan

dianalisis penyebab timbulnya kesalahan/error dalam penentuan lokasi pemancar HF.
Kesalahan(error) yang dijumpai dalam penentuan lokasi pemancar radio HF biasanya
bersumber dari 3 hal yaitu :
-

Variabilitas dan Irregularitas Lapisan Ionosfer

-

Keterbatasan ukuran sistem penentu lokasi

-

Berhubungan dengan data akuisisi
Ada beberapa jenis irregularitas lapisan ionosfer yang akan mempengaruhi penentuan

lokasi pemancar HF yaitu E sporadis (Es), kemiringan/penyimpangan lapisan ionosfer, dan
traveling ionospheric disturbances (TID).
Di satu sisi, karena ketebalan lapisan dan ketajaman dari gradien vertikal, E sporadis
(Es) sering membantu dalam komunikasi karena mampu memantulkan gelombang radio HF
yang melaluinya dibandingkan dengan lapisan F. Namun di sisi lain, Es juga akan
menyebabkan ketidakpastian akan lapisan ionosfer yang memantulkan gelombang radio yaitu
lapisan E atau lapisan F. Selain itu Es juga berpotensi untuk memantulkan sinyal gelombang
radio dengan beberapa pantulan. Berikut ini adalah beberapa sifat dari E sporadis (Es) di
lintang tengah :
-

Sering terjadi peningkatan elektron dan ion dalam skala horizontal beberapa ratus km

-

Ketebalan vertikal, biasanya 1-2 km pada ketinggian 100-110 km

-

Lapisan dengan densitas tinggi sering ditemui dibandingkan dengan densitas rendah.

-

Windshear kemungkinan menjadi asal terjadinya Es dari penjalaran gelombang
gravitas akustik (AGW).

-

Gerak partikel bukan plasma umumnya dengan kecepatan antara 50-100 m/dt

-

Durasi kejadiannya beberapa menit sampai beberapa jam

-

Pada siang hari lebih sering terjadi, dengan puncaknya sebelum tengah hari, dan pada
beberapa lokasi terjadi puncak kedua saat mendekati matahari terbenam di musim
panas.

-

Frekuensi kejadian lebih sering terjadi pada gelombang radio frekuensi rendah
Penyimpangan lapisan ionosfer sesungguhnya merupakan deviasi terhadap bidang

horizontal dari kontur densitas elektron konstan yang disebabkan oleh ionisasi matahari
maupun oleh traveling ionospheric disturbances (TID) yang transien dan bersifat lokal.
Pengaruhnya terhadap hasil penentuan lokasi pemancar berupa kesalahan penghitungan

30

ketinggian semu dan titik pantul, serta penentuan sudut datang dari sudut elevasi tertentu.
Berikut ini adalah beberapa sifat dari E kemiringan lapisan ionosfer di lintang tengah :
-

Terbentuknya gradien densitas elektron dengan jarak horizontal sekitar 1000 km pada
ketinggian lebih dari 140 km

-

Kemiringan/Penyimpangan lapisan ionosfer disebabkan oleh radiasi matahari

-

Geraknya sejalan dengan gerak diurnal matahari

-

Durasi kejadiannya dalam orde 1 sampai dengan 2 jam

-

Terjadi hampir setiap hari mendekati saat matahari terbit maupun terbenam.
Traveling ionospheric disturbances (TID) mempengaruhi penentuan lokasi pemancar

HF berupa kesalahan dalam pengukuran sudut azimuth dan sudut elevasi, serta dalam
penentuan ketinggian semu lapisan ionosfer. Ada 3 jenis TID yaitu Large Scale TID, Medium
Scale TID, dan Small Scale TID.
Hal-hal penting juga harus diperhatikan terutama berhubungan dengan wilayah
ekuator yaitu bahwa :
-

Sering diidentifikasi terjadinya penyimpangan lapisan ionosfer yang besar di lapisan F
pada jam-jam menjelang malam hari.

-

Jejak transequatorial mengalami penyimpangan pada jam-jam malam hari terjadi
pada sudut elevasi yang rendah.

-

Ditemui adanya modifikasi moda penjalaran sinyal HF sepanjang jejak yang tegakluru
terhadap wilayah ekuator pada malam hari

-

Ditemui adanya sabuk E sporadis (Es) yang permanen pada siang hari dari frekuensi
tinggi yang tidak muncul lagi saat mendekati matahari terbenam.

-

Bila jarak antara dua titik bertambah, umumnya akan disertai dengan penurunan
korelasi antara dua parameter pada kedua titik tersebut, bahkan cenderung bernilai
negatif pada jarak antara dua titik yang dekat ekuator magnetik.

-

Spread F akan terjadi antara jam 21.00 dan jam 01.00waktu lokal, dan lebih awal lagi
saat aktivitas matahari maksimum.

31

BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN

6.1

Kesimpulan
Metoda Single Station/Site Location merupakan metoda penentuan lokasi pemancar

HF (High Frequency) yang menggunakan perumusan sederhana dan hanya membutuhkan
satu stasiun penerima saja dalam penentuan jarak pemancar-penerima HF (High Frequency).
KajiantentangmetodaClassical Single Station Location ( Classical SSL ) dilakukan
dengan membuat simulasi untuk mendapatkan sudut elevasi paling baik sehingga galat jarak
pemancar dan penerima radio HF (High Frequency) antara hasil perhitungan metoda
Classical Single Station Location (Classical SSL) dengan jarak sebenarnya adalah terkecil.

Hasilnya menunjukkan bahwa metoda Classical Single Station Location (Classical SSL)
mempunyai tingkat galat kurang dari 15% dalam penentuan jarak pemancar-penerima.
Metoda ini tepat digunakan untuk komunikasi HF (High Frequency) jarak sedang yang
bersudut elevasi 30°–58°.
Lebih lanjut, dengan informasi lain yang diperoleh dari Balai Monitoring Spektrum
Frekuensi, Kementerian Komunikasi dan Informasi, maka metoda Classical Single Station
Location(Classical SSL) sesuai untuk dikembangkan lebih lanjut menjadi suatu perangkat

yang membantu untuk memonitor pemakaian frekuensi komunikasi HF (High frequency) dan
untuk monitoring plasma bubble dari penjalaran gelombang radio HF trans-equatorial.

6.2

Saran
Mengingat alat direction finding sudah banyak digunakan, baik oleh kementerian

Komunikasi dan Informasi maupun TNI serta POLRI, maka perlu dilakukan kerjasama lebih
baik lagi dengan instansi tersebut. Bidang Ionosfer dan Telekomunikasi akan lebih banyak
berperan dalam memberi informasi tentang karakteristik lapisan ionosfer seperti variabilitas
dan irregularitas lapisan ionosfer, serta aspek yang berhubungan dengan data akuisisi,
sehingga kesalahan/error dalam penentuan posisi dapat diminimalisir.
Selain itu untuk keperluan penelitian lapisan ionosfer, data dari alat High Frequency
Direction Finding (HFDF) dapat dimanfaatkan untuk monitoring plasma bubble
daripenjalaran gelombang radio HF trans-equatorial.

32

DAFTAR PUSTAKA
Demmel, F., Unselt, U., Schmengler, E., Digital Monitoring Direction Finders DDF0xMState of the Art Monitoring Direction Finding from HF to UHF , News from Rohde &

Schwarz, No. 150, p. 22-25, 1996.
Featherstone., W, Strangeways., H.J, Super-resolution D/F sounder and evaluation of super
resolution

methods,

summary

of

research

project,

1995-1998,

www.eenweb.leeds.ac.uk/homes.hjs/
Georgi, S., Single Station Location with HF Doppler Direction Finder PA010 , News from
Rohde & Schwarz, Number 129, p.16-19, 1990.
Hawlitschka., S, Frequency Dependent Quality of HF Communication Channels Estimated
by Superresolution Direction Finding, Meeting Proceedings RTO-MP-IST-062, Paper

7. Neuilly-sur-Seine, France:RTO, 2006.
Jiyo, Penentuan Frekuensi Maksimum Komunikasi Radio dan Sudut Elevasi Antena , Majalah
Sains Dan Teknologi Dirgantara, Vol. 4, No. 1, Maret 2009.
Kafedziski, V., Direction Finding, Part 2: Array Signal Processing, Errors, Location
Calculation,INA Academy Workshop Spectrum Management Series Workshop 3:

"Measurements and Techniques"
McNamara, L.F., The Ionosphere : Communications, Surveilance, and Direction Finding ,
Kreiger Publishing Company, hal 149-177, 1991.
News from Rohde & Schwarz, Application Notes, Single Station Location with HF Direction
Finders of DDF01x Family, Number 155, p. 17-19, 1997.

Raven Research Ltd, High Frequency Antenna Receiving System With Super Resolution
Radio Direction Finding For 1.5-30 MHz, www.raven-research.com

Saito, S., Mamoru Yamamoto, Takashi Maruyama, Plasma Bubble Monitoring by HF Transequatorial Arrival Angle and Propagation Distance Measurements , 978-1-4244-

5118-0/11/IEEE, 2011.
Sow., S.M., Strangeways., H.J., HF Transmitter Single Station Locator , summary of research
project, 1996-1997, www.eenweb.leeds.ac.uk/homes.hjs/
Zatman., M.A., Strangeways., H.J., Super-resolution D/F for HF ionospherically propagated
signals,

summary

of

research

project,

1991-1994,

www.eenweb.leeds.ac.uk/homes.hjs/

33