BAB III

SISTEM NAVIGASI

1. Tujuan Instruksi Khusus. Setelah mempelajari bagian ini para Karbol dapat :

a. Menjelaskan sejarah perkembangan navigasi

b. Menyebutkan macam-macam radio navigasi

c. Menjelaskan jenis-jenis radio navigasi

2. Pengantar. Sistem Navigasi digunakan sebagai sumber informasi untuk mengetahui posisi pesawat terbang yang setiap saat digunakan oleh para penerbang untuk mengarahkan pesawat ke tujuan yang diinginkan dengan aman dan selamat. Untuk memungkinkan hal tersebut, sistem navigasi dapat menggunakan tanda-tanda mati (Dead Reconning) yang berada di bumi sebagai ‘check point’ seperti Sungai, garis Pantai, Hutan, dan lain-lain. Meskipun tanda-tanda mati dapat digunakan sebagai check point, namun tanda-tanda seperti ini tidak selalu dapat digunakan karena adanya halangan cuaca yang selalu berubah-ubah. Untuk menghindari hambatan yang disebabkan oleh cuaca, maka dibutuhkan peralatan navigasi yang bekerja secara elektronis yang disebut dengan Radio Navigasi.

3. Sejarah Perkembangan Navigasi. Sebelum ditemukannya sistem navigasi elektronika, navigasi dilakukan dengan memanfaatkan tanda-tanda di permukaan bumi (Dead Reconning) dan dengan menggunakan benda-benda langit (Celestial). Navigasi dengan tanda-tanda di atas bumi adalah suatu cara navigasi yang didasarkan pada perhitungan yang cermat atas arah dan jarak dari satu titik pemberangkatan ke titik lain. Navigasi perbintangan adalah cara menentukan posisi kapal atau pesawat dengan menggunakan matahari, bulan, bintang, dan planet-planet sebagai media yang digunakan sebagai pembantu pengamatan. Untuk memungkinkan hal tersebut, diperlukan ‘sextant’, tabel dan peta serta keahlian si pengamat dalam mengamati benda-benda langit tersebut sebagai check point. Dalam navigasi perbintangan terdapat empat macam alat yang sering digunakan antara lain: Nautika Almanak, Sextant, Chronometer, dan Tabel untuk menterjemahkan observasi ke dalam posisi. Selain navigasi dengan cara tersebut di atas, ada cara lain untuk menentukan posisi yaitu dengan menggunakan magnet. Di dalam menggunakan magnet, ada beberapa alasan sejarah tentang ditemukan magnet alam oleh bangsa Cina dan Yunani Kuno. Salah satunya adalah bangsa Cina mengaku atas ilmu magnet dan pertama kali mempergunakan magnet sejak tahun 2600 sebelum Masehi. Mereka menaruh sepasang batu pada tali dan menemukan bahwa batu itu selalu menunjuk pada arah yang tetap. Jadi kompas magnet telah ditemukan dan menjadi alat bantu navigasi mekanik pertama. Dengan pertolongan kompas magnetik atau giroskopis arah kapal dapat ditentukan meskipun masih memerlukan peralatan pengukur jarak berupa pengukur putaran mesin, Forbes dari logaritma Pitometere untuk menentukan posisi kapal yang sebenarnya.

4. Jenis-jenis Radio Navigasi. Alat bantu navigasi elektronika menjadi penting karena jarak kemampuan penglihatan dan ketepatan manusia dalam melakukan pengamatan sangat terbatas. Maka manusia tidak dapat melihat dalam kegelapan, hujan, awan, dan debu. Sedangkan alat bantu navigasi dengan menggunakan peralatan elektronika tidak memiliki keterbatasan seperti tersebut di atas. Dengan adanya hal tersebut, maka timbullah beberapa jenis peralatan navigasi elektronika sebagai berikut.

a. Radio Range. Radio Range merupakan alat pengukur dengan menggunakan pancaran gelombang elektromagnet. Dikarenakan frekuensi yang digunakan pada Radio Range pada umumnya menggunakan frekuensi rendah, maka peralatan ini dapat digunakan untuk mengukur jarak yang jauh. Karena jauhnya jarang yang dapat dijangkau, Radio Range dapat dimanfaatkan untuk perhitungan navigasi secara menyeluruh di permukaan bumi atau disebut dengan Global Navigation. Contoh Radio Range untuk Global Navigation antara lain :

1) LORAN. Loran merupakan sistem navigasi yang dikembangkan selama Perang Dunia II untuk memenuhi ketepatan sistem navigasi jarak jauh guna keperluan operasi penerobosan ke daerah musuh. Dirancang dengan menggunakan frekuensi rendah 1,7 – 2 MHz yang mampu memancarkan gelombang permukaan dan gelombang langit. Jarak yang biasa dipakai 700 NM di atas laut dan 250 NM di atas permukaan bumi. Pemancar Loran biasa ditempatkan di daerah pantai, masa sekarang banyak dipakai untuk navigasi lautan.

2) Omega System. Omega adalah salah satu sistem navigasi jarak jauh yang menggunakan frekuensi rendah antara 8 – 11 MHz yang dibagi dalam tiga kelompok frekwensi serta dipancarkan oleh delapan station yang ditempatkan di seluruh bagian dunia. Untuk dapat mengetahui posisi, pesawat terbang minimal harus dapat menangkap dua signal dari tiga station. Penempatan kedelapan station tersebut tersebar di seluruh bagian dunia yaitu di: Norway, Liberia, Hawaii, North Dacota, La Reunion, Argentina, dan Japan.

3) Global Positioning System (GPS). GPS merupakan sistem navigasi jarak jauh yang menggunakan bantuan satelit untuk mengetahui posisi dengan tepat. Prinsip kerja dari sistem ini adalah semua posisi latitude dan longitude dari titik permukaan bumi telah direkam dan disimpan dalam satelit. Dengan menggunakan peralatan lain yang dapat dibawa oleh pasukan infantri maupun dipasang pada pesawat terbang, peralatan ini memancarkan sinyal interogasi ke satelit. Setelah menerima sinyal interogasi, satelit menjawab dengan sinyal reply tentang posisi penanya berdasarkan posisi yang telah direkam sebelumnya. Dikarenakan peralatan ini cukup akurat dalam menentukan posisi, maka dewasa ini GPS paling banyak digunakan sebagai alat penentu posisi dalam Navigasi jarak jauh.

b. HF, VHF, UHF – Directional Finder. Merupakan peralatan navigasi penemu arah/‘Direction Finder’ (DF) yang bekerja dengan prinsip radio dan dapat beroperasi pada band frekwensi HF, VHF, dan UHF, sehingga peralatan ini disebut dengan HF-DF, VHF-DF, dan UHF-DF. Sesuai dengan sifat gelombang elektromagnet, makin tinggi frekuensi yang digunakan,

7

makin akurat penunjukan jarum arah pada indikatornya dan semakin dekat jangkauannya.

1) Fungsi Radio DF. Radio DF berfungsi sebagai penunjuk arah berdasarkan penerimaan sinyal yang diterima dari pemancar radio ‘beacon’ maupun ‘broadcast’ biasa. Dengan adanya kemampuan menerima sinyal dari radio beacon maupun broadcast, maka Voice atau suara yang diperdengarkan dapat berupa kode indentifikasi morse maupun musik. Dikarenakan radio DF dapat menunjukan arah bearing secara otomatis seperti terlihat pada gambar (3.1), maka sering pula disebut sebagai Radio Automatic Direction Finder (ADF). Pada gambar (3.1) terlihat perbedaan penunjukkan pada indicator, bahwa bearing pesawat menunjukan kearah station beacon.

Gambar 3.1 Penunjukkan menurut RMI dan RBI

2) Prinsip Kerja Radio DF. Prinsisp kerja ADFadalah radio yang dapat menunjukkan arah, dengan demikian maka radio DF sering pula disebut sebagai ‘Radio Compass’. Radio DF yang bekerja pada band VHF atau radio VHF – DF bekerja seperti radio penerima biasa sehingga dapat menerima sinyal dengan frekuensi serta modulasi AM dari radio broadcast. Sinyal yang diterima selanjutnya diproses seperti radio penerima sperheterodyne, namun pada umunya memiliki keistimewaan lain yaitu adanya ‘Beat Frequensi Oscillator’ (BFO) yang berfungsi sebagai pemroses sial ‘Continuos Wave’ (CW) sehingga sinyal tersebut akan dapat didengar di headphone. Keistimewaan lain untuk radio DF yaitu memiliki dua jenis antenna (antena ‘Sense’ untuk menerima sinyal voice dan antena ‘Loop’ untuk menerima sinyal gerak). Selanjutnya sinyal dari antena Sense diproses sehingga akan terdengar voice di headphone berupa suara kode identitas atau suara musik, sedangkan sinyal dari antena Loop diproses menjadi informasi arah yang ditampilkan dalam RMI.

3) Cara menentukan Posisi menggunakan Radio DF. Cara menentukan posisi dengan menggunakan radio DF dapat dilakukan dengan dua cara yaitu:

a) Menggunakan dua pemancar. Cara menentukan posisi dengan dua pemancar yaitu radio DF dihidupkan untuk menerima sinyal dari suatu pemancar beacon, selanjutnya chanel dipindahkan untuk menerima sinyal dari pemancar lain.

8

Dengan berpatokan pada arah utara, hasil penunjukan arah dari kedua pemancar tersebut selanjutnya ditarik garis. Perpotongan antara kedua garis tersebut adalah menunjukan posisi pesawat terhadap pemancar beacon seperti terlihat pada bagian sebelah kiri gambar (3.2). Apabila di suatu pangkalan tidak tersedia fasilitas pemancar beacon, maka untuk menentukan arah dapat dilakukan dengan memanfaatkan pemancar dari radio broadcast.

b) Menggunakan satu pemancar. Cara menentukan posisi dengan satu pemancar yaitu radio DF dihidupkan untuk menerima sinyal dari suatu pemancar beacon atau radio broadcast, selanjutnya dengan selang waktu tertentu radio dihidupkan lagi ke arah pemancar yang sama. Dengan berpatokan pada arah utara, perbedaan hasil penunjukan arah dari pemancar tersebut selanjutnya ditarik garis. Selanjutnya dengan menghitung selang waktu ‘t’ dan dengan memperhatikan penunjuk arah yang diperoleh, posisi pesawat terhadap pemancar beacon akan dapat diketahui seperti terlihat pada bagian sebelah kanan gambar (3.2).

Gambar 3.2 Cara menentukan arah dengan menggunakan ADF

c. VHF Omni Range (VOR). VOR merupakan peralatan navigasi guna memberi data arah selama perjalanan (Enroute). Peralatan ini bekerja pada frekuensi 108 – 118 MHz, disamping data bearing, pemancar beacon juga memancarkan data identitas suara yang akan diterima oleh penerima di pesawat. Prinsip kerjanya dengan perbandingan phase antara dua sinyal audio yang dipancarkan ke station pemancar sehingga tidak terjadi interferensi, hal ini karena kedua sinyal yang berbeda (variabel dan reference) diproses sehingga menghasilkan informasi bearing. Dengan bantuan Omni Bearing Selector (OBS) sinyal diproses sehingga menghasilkan data kedudukan pesawat berupa arah radial seperti terlihat pada gambar (3.3).

9

Gambar 3.3 Kedudukan pesawat dalam arah radial

1) Fungsi VOR. VOR berfungsi sebagai alat navigasi dan lebih menguntungkan dari pada ADF, hal ini dikarenakan dua hal yaitu:

a) Menunjukan posisi pesawat terhadap station pemancar sehingga dapat diketahui daerah yang dilewatinya.

b) Menunjukan arah radial Run Way sehingga dapat menuju kea rah Run Way yang ditentukan.

2) Prinsip Pemancar Signal. Prinsip pemancar sinyal VOR agar didapat dua sinyal dengan phase yang berbeda pada setiap radial diperlukan pemancaran sinyal dengan cara tertentu. Pemancaran tersebut dilaksanakan dengan lima elemen antena yang memancarkan dua sinyal yang berbeda phase yaitu :

a) Antena dengan elemen tunggal menghasilkan pancaran ke segala arah dengan phase tetap (Signal Reference).

b. Antena dengan empat elemen seperti terlihat pada gambar (3.4) menghasilkan pancaran ke segala arah dengan phase berubah (Signal Variable berbentuk angka delapan).

Gambar 3.4 Empat elemen antena Loop

Antena dengan empat elemen diputar dengan kecepatan 30 putaran perdetik. Akibat dari putaran maka akan terjadi pancaran yang berbeda phase pada tiap kedudukan. Selanjutnya bila magnetic bearing pesawat dengan reference pada

10

kedudukan utara dibandingkan dengan perbedaan derajat yang terjadi pada setiap kedudukan tersebut, maka kedudukan sebelah timur phasenya ketinggalan 90° dan akan berlanjut seterusnya pada kedudukan yang lain seperti terlihat pada gambar (3.5).

Gambar 3.5 Perbedaan phase pada tiap kedudukan

3) Prinsip penerimaan signal. Sinyal dipilih dari station yang dituju dan memiliki frekuensi yang terdiri dari dua komponen diterima oleh VOR di pesawat. Sinyal oleh penerima diproses dan selanjutnya akan dipisahkan oleh detector, sehingga menghasilkan output berupa signal 30Hz. Sinyal ini dibandingkan phasenya dengan sinyal lain, hasil perbandingan tersebut merupakan perbedaan phase yang akan ditunjukan dalam indicator berupa kedudukan pesawat terhadap station yang dituju. Selanjutnya data bearing ditunjukan dengan menghasilkan informasi TO/FROM.

d. Distance Measuring Equipment (DME). DME adalah salah satu peralatan navigasi yang berfungsi sebagai alat bantu untuk mengetahui jarak dari beacon yang diketahui. Dengan bantuan VOR bearingnya akan makin mudah diketahui, selanjutnya dengan jarak tertentu yang diketahui pula maka pesawat akan mudah diarahkan untuk landing sesuai dengan bearing yang dikehendaki. Meskipun peralatan ini cukup mahal tapi dengan makin banyaknya pesawat dan makin cepatnya pesawat tersebut, maka kebutuhan mengetahui jarak adalah sangat vital dan penggunaannya diizinkan hanya untuk “High – Flying Jet Airplane” dan semua pesawat dengan “Gross Take Off Weight” lebih dari 1200 pounds baik militer maupun sipil. DME adalah peralatan elektronika yang bekerja dengan prinsip pancaran dan penerimaan signal yang bekerja pada daerah frekuensi UHF. Jarak didapat dari sinyal perbedaan waktu signal yang dipancarkan dan waktu signal diterima kembali setelah dikurangi dengan transit time yaitu waktu yang digunakan untuk memproses sinyal Tanya sebelum dikembalikan lagi.

Prinsip Kerja DME. Pemancar DME di pesawat terbang memancarkan 3 group pulsa ke ground station. Sesudah beberapa waktu (delay-time), ground system memancarkan kembali 2 group pulsa tersebutdengan kecepatan m/det. Dengan diketahui waktu yang dibutuhkan untuk signal berangkat dan kembali akan bisa diketahui jarak pesawat ke station. Pulsa ‘Interogasi’ dikirim dengan frekuensi antara 962 dan 1025 MHz dan antara 1151 dan 1213 MHz dan diterima dengan frekuensi yang sama. Pemancar pesawat

11

menciptakan 2 buah pulsa dengan lebar pulsa 3,5 microsecond (pulsapairs) seperti terlihat pada gambar (3.6).

Gambar 3.6 Signal Interogasi

Dengan kecepatan 150 pairs tiap detik, masing-masing pairs diterima oleh receiver ground station, dimana pulsa-pulsa tersebut dideteksi, dibesarkan oleh video amplipier, kemudian didelay selama waktu periode calibrasi yang akurat oleh modulator kemudian ditringer dan dipancarkan kembali sebagai signal balasan atau ‘Reply’ dengan frekuensi antara 1025 – 1150 MHz seperti terlihat pada gambar (3.7).

Gambar 3.7 Sinyal Reply

Karena banyak pesawat yang menggunakan ground station, maka peralatan harus mampu memilih pulsa-pulsa yang sesuai dengan yang dipancarkan. Pemilihan ini dilaksanakan dalam airborne receiver oleh bagian yang dikenal dengan “search-and-track-circuit” utnuk menentukan mana yang memiliki waktu yang sama bila dibandingkan dengan waktu signal yang dipancarkan seperti terlihat pada gambar (3.8)

12

Gambar 3.8 Perbandingan sinyal Interogasi dan Reply

Apabila search circuit telah menemukan signal reply sesuai dengan interogatornya, maka tracking unit ‘lock on’ (terkunci). Selanjutnya indicating circuit melakukan proses penghitungan perbedaan waktu menjadi penunjuk arah. Penerimaan pada pesawat komersial umumnya memiliki 100 channel pemancaran yang masing-masing mempunyai pasangan frekuensi penerima tertentu. Frekuensi pemancar dan penerima diberi nomer channel tertentu yang berpasangan dengan frekuensi VOR, sehingga DME dapat ditune secara otomatis apabila frekuensi VOR dipilih seperti pasangan glide slope dengan lokalizer.

e. Instrument Landing System (ILS). ILS adalah alat bantu navigasi yang berfungsi sebagai alat bantu pendaratan pesawat terbang yang bekerjanya dengan memanfaatkan display dari instrument yang ada di pesawat yang bekerja berdasarkan informasi pemancar yang ada di landasan. Cara kerja dari sistem ini, secara rinci dijelaskan dalam Bab VIII – Alat Bantu Navigasi.

f. Tactical Air Navigation (TACAN). TACAN merupakan peralatan navigasi yang dibuat sebagai salah satu alat untuk menyelesaikan problem dari ATC. Peralatan ini dibuat untuk menentukan geografik position dengan kecepatan tinggi. Dengan alat bantu ini dapat diketahui jarak dari station terhadap pesawat. Baik secara diam maupun bergerak. Disamping dapat digunakan sebagai Ground Beacon, TACAN dapat juga digunakan sebagai Ground Station DME. Jarak dari pesawat ke Beacon Station dalam daerah Line Outside dapat dicapai sejauh 390 NM.

1) Operasi/Cara Kerja TACAN. Kerja dari TACAN dapat dikendalikan dari control box dalam lima posisi yaitu:

a) Rec. kedudukan ini menunjukan sistem bekerja untuk menghasilkan data bearing.

b) T/R menghasilkan data bearing dan jarak.c) A/AA Rec menghasilkan data bearing terhadap pesawat lain yang dilengkapi TACAN.

d) AA dan T/R menghasilkan data bearing pesawat lain yang dilengkapi TACAN.

13

e) Self Test menunjukan posisi bearing 270 derajat selanjutnya 180 derajat.

2) Proses Pancaran dan Penerimaan Signal. Ground Beacon merupakan pemancar dan penerima dengan sistem pulsa. Sekitar 3600 pasang pulsa dipancarkan tiap detik yang 75% diisi signal bearing sisanya untuk mengisi signal reply dan jarak. Apabila dibuatuhkan informasi jarak pulsa interogasi dipancarkan oleh pesawat. Pemancar beacon mampu menjawab 100 Airbone system yang menanyakan jarak dan bearing. Proses pemancaran dan penerimaan pulsa adalah sama seperti yang dilakukan pada DME seperti terlihat pada gambar (3.9).

Gambar 3.9 Pemancar dan penerima pulsa TACAN

3) Prinsip Pemancaran Signal Bearing dan Distance. Pemancar TACAN memancarkan signal dengan menggunakan sistem antena khusus. Sistem ini terdiridari emapat komponen yaitu Centre Element, Iner Silinder, Auter Silinder, dan Keping Pulsa (Plat Pulsa). Centre Element berfungsi memancarkan signal RF ke segala arah. Iner Silinder berfungsi sebagai Reflektor yang berputar 15 putaran per detik dan menyebabkan kardiot pattern. Auter Silinder memancarkan signal yang lebih halus yang disebut Fine Bearing Signal. Kemudian pulsa plat menghasilkan pancaran pulsa 15 dan 135 MHz.

5. Soal Latihan

a. Jelaskan sejarah perkembangan navigasi?

b. Sebutkan macam-macam radio navigasi?

c. Jelaskan jenis-jenis radio navigasi?

d. Jelaskan prinsip kerja dari Radio DF, DME, VOR, dan TACAN?

14