Radar Navigasi
Radar (yang dalam bahasa Inggris merupakan singkatan
dari Radio Detection and Ranging, yang berarti
deteksi dan penjarakan radio) adalah suatu sistem gelombang
elektromagnetik yang berguna untuk mendeteksi, mengukur jarak dan
membuat map benda-benda seperti pesawat terbang, berbagai kendaraan bermotor dan
informasi cuaca (hujan).
Panjang gelombang yang dipancarkan radar adalah beberapa
milimeter hingga satu meter. Gelombang radio/sinyal yang dipancarkan dan
dipantulkan dari suatu benda tertentu akan ditangkap oleh radar. Dengan
menganalisa sinyal yang dipantulkan tersebut, pemantul sinyal dapat ditentukan
lokasinya dan kadang-kadang dapat juga ditentukan jenisnya. Meskipun sinyal yang diterima relatif lemah/kecil, namun radio sinyal tersebut dapat dengan mudah dideteksi dan
diperkuat oleh radar.
Dan sedangkan pengertian dari
navigasi itu sendiri yaitu penentuan posisi dan arah perjalanan baik di medan sebenarnya atau di peta, dan oleh sebab itulah pengetahuan tentang kompas dan
peta serta teknik penggunaannya haruslah dimiliki dan dipahami.
Sebelum kompas ditemukan, navigasi dilakukan dengan
melihat posisi benda-benda langit seperti matahari dan bintang-bintang dilangit, yang
tentunya bermasalah kalau langit sedang mendung.
Perangkat Navigasi
Peta
Peta merupakan perlengkapan utama dalam penggambaran dua
dimensi (pada bidang datar) keseluruhan atau sebagian dari permukaan bumi yang diproyeksikan dengan perbandingan/skala tertentu.
Kompas
Kompas adalah alat penunjuk arah yang selalu menunjuk kearah Utara, dengan melihat arah Utara-Selatan pada Kompas dan dengan membandingkannya
dengan arah Utara Peta kita sudah dapat mengorientasikan posisi pada peta.
GPS
Salah satu perlengkapan modern untuk navigasi adalah
Global Positioning Satelite/GPS adalah
perangkat yang dapat mengetahui posisi koordinat bumi secara tepat yang dapat secara langsung menerima
sinyal dari satelit. Perangkat GPS modern menggunakan
peta sehingga merupakan perangkat modern dalam navigasi di darat, kapal di laut, sungai dan danau serta pesawat udara.
Radar
Kapal laut dan kapal terbang modern sekarang
dilengkapi dengan radar untuk
mendeteksi kapal/pesawat lain, cuaca/ awan yang
dihadapi di depan sehingga bisa menghindar dari bahaya yang ada di depan
pesawat/kapal.
Layar
radar yang sangat bermanfaat dalam navigasi
IRS
Salah satu perlengkapan modern untuk navigasi adalah
Inertial Reference Sytem/IRS. IRS
adalah perangkat yang dapat mengetahui posisi koordinat berdasarkan efek inertial. Tidak seperti GPS, perangkat
IRS tidak memerlukan stasiun sehingga sangat cocok untuk digunakan di bumi
maupun di ruang angkasa. Perangkat IRS modern menggunakan peta sehingga
merupakan perangkat modern dalam navigasi di darat, kapal di laut,pesawat udara serta di ruang angkasa.
Sejarah
Seorang ahli fisika Inggris bernama James
Clerk Maxwell
mengembangkan dasar-dasar teori tentang elektromagnetik pada tahun 1865. Setahun kemudian,
seorang ahli fisika asal Jerman bernama Heinrich
Rudolf Hertz berhasil
membuktikan teori Maxwell mengenai gelombang elektromagnetik dengan menemukan
gelombang elektromagnetik itu sendiri.
Pendeteksian keberadaan suatu benda dengan menggunakan
gelombang elektromagnetik pertama kali diterapkan oleh Christian Hülsmeyer pada tahun 1904. Bentuk nyata dari pendeteksian itu dilakukan dengan
memperlihatkan kebolehan gelombang elektromagnetik dalam mendeteksi kehadiran
suatu kapal pada cuaca yang berkabut tebal. Namun di kala
itu, pendeteksian belum sampai pada kemampuan mengetahui jarak kapal tersebut.
Di tahun 1921, Albert Wallace Hull menemukan magnetron
sebagai tabung pemancar sinyal/transmitter
yang efisien. Kemudian transmitter berhasil ditempatkan pada kapal kayu dan
pesawat terbang untuk pertama kalinya secara berturut-turut oleh A. H. Taylor
dan L. C. Young di tahun 1922 dan L. A. Hyland dari Laboratorium Riset kelautan
Amerika Serikat di tahun 1930.
Istilah radar sendiri pertama kali digunakan pada tahun
1941, menggantikan istilah dari singkatan Inggris RDF (Radio Directon Finding),
namun perkembangan radar itu sendiri sudah mulai banyak dikembangkan sebelum
Perang Dunia II oleh ilmuwan dari Amerika, Jerman, Prancis dan Inggris. Dari
sekian banyak ilmuwan, yang paling berperan penting dalam pengembangan radar
adalah Robert
Watson-Watt asal
Skotlandia, yang mulai melakukan penelitiannya mengenai cikal bakal radar pada
tahun 1915. Di tahun 1920-an, ia bergabung dengan bagian radio National
Physical Laboratory. Di tempat ini, ia mempelajari dan mengembangkan peralatan navigasi dan juga menara radio. Watson-Watt menjadi salah satu
orang yang ditunjuk dan diberikan kebebasan penuh oleh Kementrian Udara dan
Kementrian Produksi Pesawat Terbang untuk mengembangkan radar. Watson-Watt
kemudian menciptakan radar yang dapat mendeteksi pesawat terbang yang sedang
mendekat dari jarak 40 mil (sekitar 64 km). Dua tahun berikutnya, Inggris
memiliki jaringan stasiun radar yang berfungsi untuk melindungi pantainya.
Pada awalnya, radar memiliki kekurangan, yakni gelombang
elektromagnetik yang dipancarkannya terpancar di dalam gelombang yang tidak terputus-putus. Hal ini menyebabkan radar
mampu mendeteksi kehadiran suatu benda, namun tidak pada lokasi yang tepat.
Terobosan pun akhirnya terjadi di tahun 1936 dengan pengembangan radar
berdenyut (pulsed). Dengan radar ini, sinyal diputus secara berirama sehingga
memungkinkan untuk mengukur antara gema untuk mengetahui kecepatan dan arah yang tepat mengenai target.
Sementara itu, terobosan yang paling signifikan terjadi
di tahun 1939 dengan ditemukannya pemancar gelombang mikro berkekuatan tinggi yang
disempurnakan. Keunggulan dari pemancar ini adalah ketepatannya dalam
mendeteksi keberadaan sasaran, tidak peduli dalam keadaan cuaca apapun.
Keunggulan lainnya adalah bahwa gelombang ini dapat ditangkap menggunakan antena yang
lebih kecil, sehingga radar dapat dipasang di pesawat terbang dan benda-benda
lainnya. Hal ini yang pada akhirnya membuat Inggris menjadi lebih unggul
dibandingkan negara-negara lainnya di dunia. Di tahun-tahun berikutnya, sistem
radar berkembang lebih pesat lagi, baik dalam hal tingkat resolusi dan portabilitas yang lebih tinggi, maupun dalam hal
peningkatan kemampuan sistem radar itu sendiri sebagai pertahanan militer.
Konsep
Konsep radar adalah mengukur jarak dari sensor ke target.
Ukuran jarak tersebut didapat dengan cara mengukur waktu yang dibutuhkan
gelombang elektromagnetik selama penjalarannya mulai dari sensor ke
target dan kembali lagi ke sensor.
[sunting] Klasifikasi
[sunting] Berdasarkan bentuk
gelombang
- Continuous
Wave/CW (Gelombang Berkesinambungan),
merupakan radar yang menggunakan transmitter dan antena penerima (receive
antenna) secara terpisah, di mana radar ini terus menerus memancarkan
gelombang elektromagnetik. Radar CW yang tidak termodulasi dapat mengukur
kecepatan radial target serta posisi sudut target secara akurat. Radar CW
yang tidak termodulasi biasanya digunakan untuk mengetahui kecepatan
target dan menjadi pemandu rudal (missile guidance).
- Pulsed
Radars/PR (Radar Berdenyut), merupakan radar
yang gelombang elektromagnetiknya diputus secara berirama. Frekuensi
denyut radar (Pulse Repetition Frequency/PRF) dapat diklasifikasikan
menjadi 3 bagian, yaitu PRF high, PRF medium dan PRF low.
Jenis
Doppler Radar
Doppler radar merupakan jenis radar yang mengukur kecepatan
radial dari sebuah
objek yang masuk ke dalam daerah tangkapan radar dengan menggunakan Efek Doppler. Hal ini dilakukan dengan memancarkan
sinyal microwave (gelombang
mikro) ke objek lalu
menangkap refleksinya, dan kemudian dianalisis perubahannya. Doppler radar
merupakan jenis radar yang sangat akurat dalam mengukur kecepatan radial.
Contoh Doppler radar adalah Weather Radar yang digunakan untuk mendeteksi
cuaca.
Bistatic Radar
Bistatic radar merupakan suatu jenis sistem radar yang
komponennya terdiri dari pemancar sinyal (transmitter) dan penerima sinyal
(receiver), di mana kedua komponen
tersebut terpisah. Kedua komponen itu dipisahkan oleh suatu jarak yang dapat
dibandingkan dengan jarak target/objek. Objek dapat dideteksi berdasarkan
sinyal yang dipantulkan oleh objek tersebut ke pusat antena. Contoh Bistatic
radar adalah Passive radar. Passive radar adalah sistem radar yang mendeteksi
dan melacak objek dengan proses refleksi dari sumber non-kooperatif pencahayaan
di lingkungan, seperti penyiaran komersial dan sinyal komunikasi.
Sistem radar
Ada tiga komponen utama yang tersusun di dalam sistem
radar, yaitu antena, transmitter (pemancar sinyal) dan receiver (penerima
sinyal) .
Antena
Antena yang
terletak pada radar merupakan suatu antena reflektor berbentuk piring parabola yang menyebarkan energi
elektromagnetik dari titik fokusnya dan dipantulkan melalui permukaan yang
berbentuk parabola. Antena radar memiliki du akutub (dwikutub). Input sinyal
yang masuk dijabarkan dalam bentuk phased-array (bertingkat atau
bertahap). Ini merupakan sebaran unsur-unsur objek yang tertangkap antena dan
kemudian diteruskan ke pusat sistem radar.
Pemancar sinyal (transmitter)
Pada sistem radar, pemancar sinyal (transmitter)
berfungsi untuk memancarkan gelombang elektromagnetik melalui reflektor antena.
Hal ini dilakukan agar sinyal objek yang berada didaerah tangkapan radar dapat
dikenali. Pada umumnya, transmitter memiliki bandwidth dengan kapasitas yang besar. Transmitter juga memiliki
tenaga yang cukup kuat, efisien, bisa dipercaya, ukurannya tidak terlalu besar
dan tidak terlalu berat, serta mudah dalam hal perawatannya.
Penerima sinyal (receiver)
Pada sistem radar, penerima sinyal (receiver) berfungsi
sebagai penerima kembali pantulan gelombang elektromagnetik dari sinyal objek
yang tertangkap oleh radar melalui reflektor antena. Pada umumnya, receiver
memiliki kemampuan untuk menyaring sinyal yang diterimanya agar sesuai dengan
pendeteksian yang diinginkan, dapat memperkuat sinyal objek yang lemah dan
meneruskan sinyal objek tersebut ke pemroses data dan sinyal (signal and data
processor), dan kemudian menampilkan gambarnya di layar monitor (display).
Selain tiga komponen di atas, sistem radar juga terdiri dari beberapa komponen pendukung lainnya, yaitu
- Waveguide,
berfungsi sebagai penghubung antara antena dan transmitter.
- Duplexer,
berfungsi sebagai tempat pertukaran atau peralihan antara antena dan
penerima atau pemancar sinyal ketika antena digunakan dalam kedua situati
tersebut.
- Software,
merupakan suatu bagian elektronik yang berfungsi mengontrol kerja seluruh
perangkat dan antena ketika melakukan tugasnya masing-masing.
Prinsip pengoperasian radar
Umumnya, radar beroperasi dengan cara menyebarkan tenaga
elektromagnetik terbatas di dalam piringan antena. Tujuannya adalah untuk
menangkap sinyal dari benda yang melintas di daerah tangkapan antena yang
bersudut 20o – 40o. Ketika ada benda yang masuk ke dalam
daerah tangkapan antena tersebut, maka sinyal dari benda tersebut akan
ditangkap dan diteruskan ke pusat sitem radar untuk kemudian diproses sehingga
benda tersebut nantinya akan tampak dalam layar monitor/display.
Kegunaan radar
Cuaca
- Weather
Radar, merupakan jenis radar cuaca yang memiliki kemampuan untuk
mendeteksi intensitas curah hujan
dan cuaca buruk, misalnya badai.
- Wind
Profiler, merupakan jenis radar cuaca yang berguna untuk mendeteksi
kecepatan dan arah angin
dengan menggunakan gelombang suara
(SODAR).
Militer
- Airborne
Early Warning (AEW), merupakan sebuah sistem radar yang berfungsi untuk
mendeteksi posisi dan keberadaan pesawat terbang lain. Sistem radar ini
biasanya dimanfaatkan untuk pertahanan dan penyerangan udara dalam dunia
militer.
- Radar
pemandu peluru
kendali, biasa digunakan oleh sejumlah pesawat tempur untuk mencapai
sasaran/target penembakan. Salah satu pesawat yang menggunakan jenis radar
ini adalah pesawat tempur Amerika Serikat F-14. Dengan memasang radar ini
pada peluru kendali udara (AIM-54 Phoenix), maka peluru kendali yang
ditembakkan ke udara itu (air-to-air missile) diharapkan dapat mencapai
sasarannya dengan tepat.
Kepolisian
Radar biasa dimanfaatkan oleh kepolisian untuk mendeteksi
kecepatan kendaraan bermotor saat melaju di jalan. Radar yang biasa digunakan
untuk masalah ini adalah radar gun (radar kecepatan) yang berbentuk seperti pistol dan
microdigicam radar.
Pelayaran
Dalam bidang pelayaran, radar digunakan untuk mengatur
jalur perjalanan kapal agar
setiap kapal dapat berjalan dan berlalu lalang di jalurnya
masing-masing dan tidak saling bertabrakan, sekalipun dalam cuaca yang kurang
baik, misalnya cuaca berkabut.
Penerbangan
Dalam bidang penerbangan, penggunaan radar terlihat jelas
pada pemakaian Air Traffic Control (ATC). Air Traffic Control merupakan suatu
kendali dalam pengaturan lalu lintas udara. Tugasnya adalah untuk mengatur lalu
lalang serta kelancaran lalu lintas udara bagi setiap pesawat terbang yang akan
lepas landas (take off), terbang di udara, maupun yang akan mendarat (landing).
ATC juga berfungsi untuk memberikan layanan bantuan informasi bagi pilot tentang cuaca, situasi dan kondisi bandara yang dituju.
Referensi
- Philbin,Tom.2005.100
Penciptaan Terbesar Sepanjang Masa.Batam:Kharisma Publishing.
- Wickens,Christopher
D..1998.The Future of Air Traffic Control:Human Operators and
Automation.Washington DC:National Academy Press EY6016.
- Skolnik,Merrill.1990.Radar
Handbook Second Edition.United States:McGraw-Hill,Inc.
- Raemer,Harold
R..1997.Radar Systems Principles.Florida:CRC Press LLC.
