Bab ini berisi kesimpulan yang diperoleh dari hasil dan pembahasan penelitian serta saran yang dapat disampaikan untuk penelitian berikutnya.
II. TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Radio Detecting and Ranging (Radar)
Radio Detecting and Ranging (Radar) adalah perangkat yang digunakan untuk menentukan posisi, bentuk, dan arah pergerakan dari suatu objek yang terdeteksi. Radar biasa digunakan sebagai salah satu alat pendeteksi keberadaan musuh saat perang ataupun sebagai bagian dari sistem navigasi pada kapal [1].
Radar terdiri dari dua macam yaitu radar aktif dan radar pasif. Perbedaan yang mendasar antara radar aktif dan pasif yaitu letak antena transmitter dan receiver yang digunakan. Radar aktif memiliki antena transmitter dan receiver yang dapat bergerak dan berpindah lokasi sedangkan radar pasif memiliki antena transmitter dan receiver yang menetap pada suatu lokasi dan tidak dapat dipindahkan.
Radar aktif biasa digunakan pada sistem navigasi pada kapal ataupun pesawat sedangkan radar pasif digunakan untuk memantau lokasi sekitar dari suatu tempat seperti markas militer.
2.2. Prinsip Kerja Radar
Radar bekerja dengan memanfaatkan sifat pantulan gelombang elektromagnetik. Ketika gelombang elektromagnetik dipancarkan oleh transmitter dan menumbuk
7 receiver. Jika receiver menerima pantulan gelombang tersebut berarti terdapat suatu objek yang berada pada jangkauan radar yang menyebabkan gelombang elektromagnetik dipantulkan.
Jarak dari objek yang dideteksi tersebut dapat diketahui dengan menghitung waktu dari gelombang elektromagnetik dipancarkan oleh transmitter sampai gelombang elektromagnetik diterima oleh receiver. Hasil dari pendeteksian tersebut kemudian ditampilkan pada layar display sehingga dapat diketahui oleh pengguna radar [2].
2.3. Bistatic Radar
Standar IEEE 686-19997 menerangkan bahwa bistatic radar merupakan radar yang menggunakan antena transmitter dan receiver sebagai surveillance yang ditempatkan pada lokasi yang berbeda sehingga jarak dan sudut dari kedua antena tersebut dengan target secara signifikan berbeda[3]. Geometri dari bistatic radar yaitu sebagai berikut.
Sedangkan persamaan untuk menentukan jarak objek pada bistatic radar yaitu sebagai berikut[4].
�
= [
� � ��4� /� � ����
]
(2.1)Keterangan
Rt = Jarak target ke transmitter (m) Rr = Jarak target ke receiver (m) Pt = daya keluaran transmitter (W) Gt = Gain antena transmitter Gr = Gain antena receiver λ = panjang gelombang (m)
σB = Target bistatic radar cross section(RCS)(m2) FT = faktor propagasi antara transmitter dengan target FR = faktor propagasi antara target dengan receiver k = konstanta Boltzmann (1,3807x10-23 J/K) Ts = Noise temperature pada receiver (oK) Bn = Noise Bandwidth pada receiver (Hz) (S/N)min = Signal to Noise Ration minimum LT = loss system transmit (≥1)
LR = loss system receive (≥1)
Sinyal yang diterima oleh receiver terdiri dari 3 macam, yaitu sinyal direct, sinyal clutter, dan sinyal target. Gambar 2.2 menunjukkan geometri dari masing-masing sinyal yaitu sinyal direct yang merupakan sinyal langsung dari transmitter ke receiver, kemudian sinyal target reflected atau sinyal target yang merupakan sinyal pantul dari target, dan sinyal clutter yang digambarkan sebagai dua macam sinyal yaitu DSI/Difracted dan DSI/reflected yang merupakan sinyal pantul dan refleksi dari objek lain yang berada di lingkungan radar. Sinyal clutter bisa terjadi karena permukaan bumi ataupun infrastruktur yang ada seperti gedung atau bangunan yang lain.
9 Gambar 2.2 Geometri sinyal direct, sinyal reflect dan sinyal interferen Besar sinyal direct yang diterima dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut
��
= [
�4� ��] (2.2)
Besar sinyal clutter yang diterima dapat dihitung dengan persamaan berikut
�
= [
� � ��04� � �
] (2.3)
Sedangkan untuk sinyal target dapat dihitung dengan persamaan berikut
���
= [
� � ��4� ����
] (2.4)
Keterangan
Rt = Jarak target ke transmitter (m) Rr = Jarak target ke receiver (m) Rtc = Jarak transmitter ke clutter(m) Rrc = Jarak clutter ke receiver (m) Rd = Jarak transmitter ke receiver (m)
Pt = daya keluaran transmitter (W) Gt = Gain antena transmitter (dB) Gr = Gain antena receiver (dB) λ = panjang gelombang (m)
σB = Target bistatic radar cross section (RCS) (m2) Ft = faktor propagasi antara transmitter dengan target Fr = faktor propagasi antara target dengan receiver Ftc = faktor propagasi antara transmitter dengan target Frc = faktor propagasi antara target dengan receiver Fd = faktor propagasi antara transmitter dengan receiver Ltc = loss system transmit (≥1)
Lrc = loss system receive (≥1) Ld = loss system direct (≥1)
Radar pasif berbasis WiFi merupakan salah satu penerapan konsep radar, dengan menggunakan perangkat WiFi sebagai transmitter. WiFi yang umum digunakan adalah WiFi dengan standar IEEE 802.11 yang memiliki modulasi Direct-Sequence Spread Spectrum (DSSS) dan menggunakan Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) [2].
2.4. Wireless Fidelity (WiFi) IEEE 802.11
Wireless Fidelity (Wi-Fi) merupakan komunikasi tanpa kabel (unguided media) yang digunakan pada Local Area network (LAN) dan digolongkan sebagai Wireless LAN (WLAN). Standar WiFi yang digunakan oleh lembaga standar Internasional IEEE memiliki nama IEEE 802.11. Dalam perkembangannya, standar IEEE 802.11 memiliki berbagai macam tipe tergantung pada frekuensi di mana perangkat nirkabel beroperasi dan juga tergantung pada kecepatan pengiriman data [5]. Wifi menghubungkan perangkat-perangkat dalam jaringan lokal menggunakan gelombang radio yang di kirim melalui udara sebagai media transmisi.
11 Dalam perkembangannya, Wifi dengan standar IEEE 802.11 memiliki beberapa jenis, dengan ditandai penambahan huruf di bagian belakang. Tipe standar IEEE dapat dilihat pada Tabel 2.2.
Tabel 2.1. Berbagai Tipe Standar IEEE 802.11 [5]. Proto kol Tahun Rilis Frek. (GHz) B (MHz) Kec. Data (Mbps) MIMO Modulasi - 1997 2,4 20 1;2 1 DSSS, FHSS A 1999 2,7 dan 5 20 6;9;12;18;24; 36;48;54 1 OFDM B 1999 2,4 20 5,5;11 1 DSSS G 2003 2,4 20 7,2;14,4;21,7; 28,9;43,3;57,8 ;65;72,2 1 DSSS, OFDM N 2009 2,4 dan 5 40 15;30;45;60;9 0;120;135;150 4 OFDM Wifi dengan pita frekuensi tinggi sangat menguntungkan para pengguna dikarenakan gelombang radio tidak banyak terganggu oleh interferensi. Akan tetapi, semakin tinggi frekuensi operasi akan berakibat pada berkurangnya jangkauan area dari Wifi, sesuai dengan bersamaan berikut[2]:
� =
� (2.5)Keterangan:
f = frekuensi (Hz)
c = kecepatan rambat cahaya (m/s) λ = panjang gelombang (m).
Standar dalam keluarga 802.11 terbaru yang dikenal dengan nama 802.11n menambahkan kemampuan untuk menggunakan antena lebih dari satu. Teknologi ini disebut dengan nama antena Multiple Input Multiple Output (MIMO) [5].
2.5. Doppler Shift
Doppler shift merupakan tingkat perubahan waktu dari total panjang jalur yang dilewati oleh sinyal dan dinormalisasi oleh panjang gelombang. Persamaan Doppler shift pada bistatic radar dengan panjang gelombang λ dan jarak transmitter dengan target Rtx, dan jarak receiver dengan target Rrx adalah sebagai berikut [6]:
� = ±
1��� + ��
(2.6)Keterangan :
fd = frekuensi doppler shift (Hz) Rrx = jarak receiver dengan target (m) Rtx = jarak transmitter dengan target (m)
� = panjang gelombang (m) t = waktu tempuh (s)
2.6. Matched Filter[7]
Matched filter merupakan filter linear optimal yang berfungsi untuk memaksimalkan nilai SNR terhadap noise stochastic tambahan. Matched filter biasa digunakan pada radar dan sonar dalam mendeteksi sinyal.
Jika input sinyal adalah s(t), panjang gelombang w(t), dan noise adalah n(t). maka matched filter untuk meningkatkan nilai SNR akan terjadi ketika filter filter memiliki respon impuls yaitu time reverse dan panjang gelombang. Ketika panjang gelombang T maka matched filter didefinisikan
h(t) = w(T-t)
matched filter meningkatkan nilai SNR dengan mengurangi bandwidth dari noise spectral dengan panjang gelombang dan mengurangi noise dalam bandwidth panjang gelombang dengan bentuk dari spectrum.
III. METODE PENELITIAN
3.1. Waktu dan Tempat Penelitian Penelitian tugas akhir ini dilaksanakan pada: Waktu : Mei 2015 – Oktober 2015
Tempat : Laboratorium Teknik Terpadu Jurusan Teknik Elektro Universitas Lampung
3.2. Alat dan Bahan
Alat dan bahan yang digunakan pada penelitian ini adalah: 1. Satu buah Notebook tipe Asus X200MA dengan spesifikasi
Prosesor : Intel Celeron N2840
Memori : 2 GB
Grafis : Intel HD Graphics Kapasitas Penyimpanan : 500 GB
Sistem Operasi : Windows 8.1 2. Matlab R2013a
3.3. Metode/Prosedur Kerja
Langkah-langkah kerja yang dilakukan pada penelitian ini yaitu sebagai berikut:
Gambar 3.1 Diagram alir penelitian
Analisis dan Pembahasan
Selesai Mulai
Studi pustaka dan literatur Pemodelan Numerik Analisis matematis Hasil Sesuai Literatur Ya Tidak
15
3.3.1.Studi Pustaka dan Literatur
Studi pustaka dan literatur dilakukan untuk mencari informasi dari berbagai sumber yang berkaitan dengan penelitian ini, diantaranya adalah:
a. Pengertian radar b. Bistatic Radar
c. Wireless Fidelity (WiFi) d. Teori medan elektromagnetik
3.3.2.Analisis Matematis dari Sistem
Analisis dilakukan dengan perhitungan matematis terhadap parameter-parameter yang diperoleh dari tahap sebelumnya untuk dapat digunakan sebagai pembanding antara teori dan hasil penelitian.
3.3.3.Analisis dan Pembahasan
Analisis dilakukan dengan cara membandingkan antara hasil perhitungan
matematis yang diperoleh pada tahap sebelumnya dengan data yang diperoleh dari pengujian sistem.
3.4. Diagram dan Skenario Sistem 3.4.1.Diagram Sistem
Sistem Passive Bistatic Radar yang dibangun pada penelitian ini yaitu seperti pada gambar 3.2
Gambar 3.2 Diagram sistem
Sistem terdiri dari satu buah Acces Point yang memancarkan sinyal ke objek, dua buah objek bergerak yaitu objek satu yang bergerak dengan kecepatan konstan V1 menjauhi radar dan objek dua yang bergerak dengan kecepatan konstan V2 mendekati radar, kemudian satu buah Antena Surveilance yang akan menangkap sinyal pantul dari kedua buah objek dan sinyal direct dari acces point
3.4.2.Skenario
Sebuah access poin (AP) dan sebuah antena berada pada satu ruangan dengan jarak tertentu. AP berfungsi sebagai pemancar (transmitter) sinyal dengan frekuensi berbeda ke segala arah, antena berfungsi sebagai penerima (receiver) sinyal dari AP. Acces Point Antena surveillance V2 Objek Dua V1 Objek Satu
17
AP akan memancarkan sinyal ke segala arah dengan besar daya tertentu, ketika suatu objek bergerak melintas di sekitar AP dan antena, maka akan terjadi tumbukan antara gelombang elektromagnetik dari AP ke antena dengan objek yang melintas. Kemudian pantulan gelombang elektromagnetik dari objek tersebut yang diterima oleh antena dan akan diproses. Pemrosesan sinyal yang diterima oleh antena tersebut akan dilakukan dengan menghitung daya sinyal untuk memperoleh besar jarak dari objek dan menghitung pergeseran frekuensi dari sinyal untuk memperoleh besar kecepatan serta arah dari objek.
Skenario akan dilakukan dua kali dengan skenario pertama menggunakan satu buah objek dengan posisi dan kecepatan tertentu kemudian untuk skenario kedua objek akan ditambah dengan objek dua yang berada pada posisi dan kecepatan yang berbeda dengan objek satu. Arah pergerakan objek satu dan dua akan dibuat berlawanan sehingga dapat diketahui pengaruh dari arah pergerakan objek terhadap hasil pendeteksian.
V. KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
Setelah dilakukan proses simulasi Passive Bistatic Radar untuk target bergerak, maka dapat diambil kesimpulan yaitu sebagai berikut:
1. Passive Bistatic Radar mendeteksi target bergerak dengan membaca besar daya dari sinyal yang diterima, dimana daya dari sinyal receive akan meningkat pada jarak yang sama dengan jarak target ke receiver dan daya sinyal receive akan kecil pada jarak free space.
2. Besar daya dari sinyal receive akan semakin kecil ketika jarak target semakin jauh dari receiver yang dikarenakan loss daya oleh free space sehingga digunakan penguatan time varying untuk meningkatkan daya dari target yang jauh tersebut agar lebih mudah untuk dilakukan proses pendeteksian jarak dari target.
3. Parameter yang dapat digunakan untuk mendeteksi target bergerak yaitu daya dan frekuensi sinyal yang diterima oleh receiver, dimana daya akan digunakan untuk menentukan jarak target dan frekuensi akan digunakan untuk menentukan arah dan kecepatan dari target.
4. Pada radar pasif untuk target bergerak terjadi pergeseran frekuensi yang dipengaruhi oleh kecepatan gerak dari target sesuai dengan efek doppler yang
32 5.2. Saran
Selama pengerjaan tugas akhir ini tentu tidak terlepas dari berbagai kekurangan dan kelemahan, baik dari segi sistem maupun perancangan yang dilakukan. Demi kesempurnaan hasil untuk penelitian selanjutnya, maka disarankan:
1. Pendeteksian objek bergerak pada passive bistatic radar menggunakan WiFi IEEE 802.11 dalam penelitian selanjutnya dapat memperhitungkan secara detail nilai loss dan noise yang muncul serta pengaruhnya dalam pendeteksian. 2. Penelitian ini dapat dikembangkan dengan menambah jumlah transmitter dan
receiver kemudian membandingkan sinyal receive yang diterima oleh setiap receiver. Sehingga perkiraan posisi dari objek dapat lebih akurat.
3. Menambahkan metode-metode lain pada penelitian ini untuk meningkatkan keakuratan dari passive radar dalam mendeteksi jarak target maupun kecepatan target.
DAFTAR PUSTAKA
[1] Anonim. 2015. Radar Tutorial Book 1, Radar Basic. http://radartutorial.eu. Diakses pada 25 April 2015.
[2] Broetje, Martina. 2015 Person Trancking for WiFi Based Multistatic Passive Radar. Germany: Fraunhofer FKIE.
[3] Teo, Ching Leong. 2003. Bistatic Radar System Analysis and Software Development. Thesis. California: Naval Postgraduate School.
[4] Olsen, Karl Erick. 2011. Inverstigation of Bandwidth Utilisation Methods to Optimise Performance in Passive Bistatic Radar. London: University of London.
[5] Gast, Matthew. 2002. 802.11 Wireless Networks: The Definitive Guide. O’Reilly.
[6] Nicholas J, Willis. 2005. Bistatic Radar. NC: SciTech. Raleigh
[7] Bancroft, John C. 2002. Introduction to Mathed Filter. CREWES Research Report. Vol 14