STUDI ALGORITMA TDOA UNTUK PENGUKUR JARAK ROKET BERBASIS RADAR SEKUNDER

Haris Setyawan, ST, DR. Wahyu Widada, B. ENg, MSc.

2011 | Tesis | S2 Teknik Elektro

Pengembangan teknologi roket memerlukan sistem tracking yang akurat, murah, dan dikuasai secara mandiri. LAPAN telah mengembangkan prototipe RADAR sekunder dengan menggunakan radio UHF. Pada muatan roket dipasang transponder dan pada stasiun pengamat dilengkapi sistem penerima. Perhitungan jarak dengan menggunakan prinsip Time Difference of Arrival TDOA antara sinyal yang dikirim dan diterima kembali di stasiun bumi. Pada penelitian ini dilakukan pengembangan algoritma untuk menentukan jarak dengan metoda korelasi berbasis waktu(Cross Correlation) dan korelasi berbasis frekuensi ( Generalized Cross Correlation). Dilakukan simulasi untuk sinyal tanpa noise maupun sinyal yang tercampur random noise. Untuk sinyal yang tercampur random noise pertama dilakukan simulasi dengan tanpa dilewatkan bandpass filter dan kedua dilakukan simulasi dengan penambahan bandpass filter. Juga dilakukan simulasi untuk mengetahui pengaruh frekuensi sub carrier 2500 Hertz, 5000 Hertz, 7500 Hertz, 10000 Hertz, dan 12500 Hertz. Kalibrasi dan percobaan pada Roket RX 100 telah dilakukan. Untuk sinyal yang telah tercampur random noise masih dapat dibaca dengan kesalahan pengukuran kurang dari 5 % sampai dengan nilai SNR=0,1667 untuk algoritma TDOA berbasis waktu dan nilai SNR=0,2 untuk algoritma TDOA berbasis frekuensi. Setelah dilewatkan bandpass filter untuk kesalahan pengukuran kurang dari 1 % sampai dengan nilai SNR=0,25 baik untuk algoritma TDOA berbasis waktu maupun algoritma TDOA berbasis frekuensi. Sedangkan pengaruh frekuensi sub carrier adalah semakin besar frekuensi sub carrier yang digunakan, maka kesalahan pengukuran semakin kecil hingga kurang dari 5 % pada frekuensi sub carrier 12500 Hertz.

Accurate tracking system is a mandatory in the development of rocket technology. LAPAN has developed a prototype of secondary RADAR using UHF radio. Rocket is loaded with transponder, while a receiver is placed in the observatory station. The distance is calculated based on Time Different of Arrival TDOA between transmitted signal and received back at the earth station. This research is to develop an algoritm for distance determination using time based correlation (Cross Correlation) and frequency based correlation (Generalized Cross Correlation). Simulation has been done to noiseless signal and signal with random noise. The signal with random noise is first simulated without filter and the second simulated with bandpass filtr. A simulation is also done to determine the effect of sub carrier frequency 2500 Hz, 5000 Hz, 10000Hz and 12500Hz. Calibration and experiment on Rocket Rx100 has been done. Experiment with random noise still indicates readable signal with measurement error less than 5% with SNR = 0.1667 for time based TDOA algorithm, and SNR = 0.2 for Frequency based TDOA algorithm. After passed through a bandpass filter the error is less than 1% with SNR 0.25 both for time based TDOA algorithm, and for Frequency based TDOA algorithm. The higher sub carrier frequency used, indicates lower error, therefore measurement error less than 5% resulted with sub carrier frequency at 12500 Hz

Kata Kunci : RADAR sekunder, transponder, TDOA, cross correlation,Generalized cross correlation, bandpass filter.