ANALISA PENGGUNAAN SINYAL RADAR BENTUK PULSA DAN GELOMBANG KONTINYU UNTUK TARGET BERGERAK DENGAN MODEL CLUTTER TERDISTRIBUSI RAYLEIGH Fery Gustomo 2211105054 Pembimbing : Dr. Ir. Suwadi, M.T. Ir. Titiek Suryani, M.T.
LATAR BELAKANG • Pentingnya Radar • Jenis-jenis Radar ▫ Surveillance, Synthetic Aperture, Weather, Speed Gauge, Missile Control, Ground Penetration
• Radar di Indonesia • Radar Pulsa Perbedaan prinsip kerja • CW Radar
}
Radar CW vs Pulsa
T
time
time
Width PRI
Perumusan Masalah • Bagaimana kemampuan deteksi Radar dari kedua bentuk sinyal (Pulsed dan CW) sebagai akibat dari perubahan parameter-parameter, seperti kecepatan target dan SNR? • Dari kedua bentuk sinyal tersebut, manakah yang lebih baik?
BATASAN MASALAH • Analisa menggunakan metode simulasi, menggunakan software Matlab yang dikerjakan pada lembar kerja (Matlab Editor). • Clutter terdistribusi secara Rayleigh. • Karakteristik noise ideal dengan AWGN (Additive White Gaussian Noise). • Deteksi target dengan filter ideal. • Perbandingan deteksi keberadaan target menggunakan NBF (Narrow Band Filter).
Skenario Simulasi
• Target diasumsikan bergerak mendekati Radar dengan kecepatan bervariasi, antara: 10-70 knots
α
radar
BLOK DIAGRAM
START
METODOLOGI
PEMODELAN SINYAL TRANSMISI RADAR
PEMODELAN SINYAL ECHO TARGET
PEMODELAN SINYAL ECHO CLUTTER
PEMODELAN NOISE
PEMODELAN SINYAL ECHO RADAR
PEMODELAN DETEKSI
STOP
•Parameter Simulasi • • • • • • • • • • • • • • • •
Frekuensi Radar, f = 30 kHz Frekuensi Carrier, fc= 9 MHz Cepat rambat gelombang elektromagnetik, c=3x108 m/s Asumsi maksimum kecepatan target= 50 knots SNR= 0 dB hingga 30 dB Gain Antenna, G = 23 dBi Faktor Propagasi, F = 2 Losses, L = 8 dB Daya Pancar, Pt = 3 Watt Asumsi Jarak Target, R = 20 nmi RCS (Radar Cross Section), σ = 10 m2 Asumsi sudut datang, θ = 5º Kecepatan angin, vw = 10 m/s Sea State, Ssea = 3 Half Power Beamwidth, θ3dB = 1.5º Jumlah data sampling, n = 1000 sampling
Tabel 1 World Meteorological Organisation Sea State [5]
•World Meteorological Sea State Ssea 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Wave Height (ft) 0 0 – 1/3 1/3 – 2 2–4 4–8 8 – 13 13 – 20 20 – 30 30 – 45 > 45
Description Calm, Glassy Calm, Rippled Smooth, Wavelets Slight Moderate Rough Very Rough High Very High Phenomenal
Sinyal Transmisi Radar RADAR CW
RADAR PULSA
Sinyal Echo Target •Amplitude Factor (K)
•Koef refleksi
Sinyal Echo Clutter •Tinggi gelombang laut •Wind factor •Rough factor •Wind angle factor
•Interference factor
•Koef penyebaran clutter •Clutter RCS •Clutter area •Grazing angle •Ketinggian rms
•Pembangkitan Rayleigh
•Plotting Rayleigh
•Doppler Frequency • Pergerakan target yang menuju ke arah radar, menimbulkan perubahan frekuensi • Dirumuskan :
fd = (2 v cos α)/λ
Sinyal Echo Radar
•Spektrum Sinyal CW
•Spektrum Sinyal Pulsa
Proses Deteksi
ANALISA • Analisa perubahan kecepatan target terhadap kemampuan deteksi radar pulsa dan CW. • Analisa perubahan nilai SNR terhadap kemampuan deteksi radar pulsa dan CW. • Analisa deteksi Doppler Shift pada radar CW dan radar pulsa
Power
Hasil Simulasi Kec. Target pada Radar CW 0,014
Z1 Z2 Z3 Z4 Z5
0,012 0,01 0,008
0,006 0,004 0,002 0 10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
Target speed
Power
Hasil Simulasi Kec. Target pada Radar Pulsa 0,16 Z1
0,14
Z2
0,12
Z3
0,1
Z4
0,08
Z5
0,06 0,04 0,02
0 10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
Target speed
Simulasi PD untuk perubahan SNR CW RADAR
RADAR PULSA
1
1 10 0,9
20
0,8
30
PD
0,7
40
0,6
20
0,8
30
0,7
PD
0,9
10
40
0,6
0,5
50
0,5
50
0,4
60
0,4
60
0
5
10
15 SNR
20
25
30
0 70
5
10
15 SNR
20
25
30 70
Kecepatan target (knots)
Hasil Simulasi Deteksi Frekuensi 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
Teori Radar CW Radar Pulsa
100
200
300
400
500
Doppler shift (Hz)
600
700
KESIMPULAN • Kecepatan target juga mempengaruhi kemampuan deteksi radar akibat adanya pergeseran spektrum. Kecenderungan deteksi pada clutter terdistribusi Rayleigh untuk Radar CW dan Radar Pulsa. • Besarnya SNR berpengaruh pada hasil deteksi radar, baik bentuk pulsa maupun gelombang kontinyu. Pada clutter terdistribusi Rayleigh, radar CW mempunyai ketahanan yang lebih baik terhadap noise daripada radar pulsa.
• Pada radar CW, hasil deteksinya sama dengan perhitungan secara teori untuk semua variasi kecepatan dari 10-70 knots. Hal ini berarti bahwa radar CW dapat mendeteksi kecepatan secara akurat. Sedangkan untuk radar pulsa, mempunyai grafik yang bergeser dari perhitungan teorinya. Hanya pada kecepatan 60 knots, radar pulsa dapat mendeteksi kecepatan secara akurat. Oleh karena itu, radar CW mempunyai kemampuan yang lebih baik pada deteksi kecepatan.
DAFTAR PUSTAKA 1. 2. 3. 4. 5.
6. 7. 8. 9. 10.
Qin Hua, Cha Hao, Zhou Mo. “Simulation and Modeling of Radar Echo Signal”. Institute of Ocean Electromagnetic Environment Naval University of Engineering Wuhan, China. 2012. Mahafza, Bassem R. “Radar System Analysis and Design Using Matlab”. Chapman& Hall/CRC. Washington DC. 2000. Barton, David K. “Radar Technology Encyclopedia”. Artech House. Boston. 1998. Eaves, Jerry L and Reedy, Edward K. “Principles of Modern Radar”. Van Nostrand Reinhold Company Inc. USA. 1987. Keith D. Wards, Robert JA Tough, Simon Watts. “Sea Clutter: Scattering, the KDistribution, and Radar Performance”. IET Radar, Sonar and Navigation Series 20. London. 2006. M. Janes Marrier, Jr. “Correlated K-Distributed Clutter Generation for Radar Detection and Track”. IEEE Transactions On Aerospace And Electronic Systems Vol. 31, No. 2. Minneapolis, Minnesota. 1995. Bernard Sklar. ”Digital Communications Fundamentals and Applications, Second Edition”. Prentice Hall. California. 2000. Wikipedia the free Encyclopedia, Rayleigh Distribution. URL: <en.wikipedia.org/wiki/Rayleigh_distribution> Merrill L, Skolnik. “Introduction to Radar System”, Second Edition. Mc Graw Hill Book Company. Singapore. 1981. Dillard, G.M., “Mean-level detection in the frequency domain”, Radar, Sonar and Navigation, IEE Proceedings - (Volume:143 , Issue: 5 ), San Diego, CA, USA. 1996.
TERIMA KASIH
