Laporan Akhir Kegiatan...
24
2016 Pusat Teknologi dan Data Penginderaan Jauh Lembaga Penerbangan dan Antariksa Nasional (LAPAN) Pengembangan Sistem Stasiun Bumi Untuk Penerimaan Data Satelit Penginderaan Jauh Masa Depan Laporan Akhir Kegiatan Litbangyasa
Transcript of Laporan Akhir Kegiatan...
2016
Pusat Teknologi dan Data
Penginderaan Jauh
Lembaga Penerbangan dan
Antariksa Nasional (LAPAN)
Pengembangan Sistem Stasiun Bumi Untuk Penerimaan Data Satelit Penginderaan Jauh Masa Depan
Laporan Akhir Kegiatan Litbangyasa
LAPORAN AKHIR
Pengembangan Sistem Stasiun Bumi
Untuk Penerimaan Data Satelit Penginderaan Jauh
Masa Depan
PUSAT TEKOLOGI DAN DATA PENGINDERAAN JAUH LEMBAGA PENERBANGAN DAN ANTARIKSA NASIONAL
TAHUN 2016
LEMBAR PENGESAHAN
Judul : Pengembangan Sistem Stasiun Bumi Untuk Penerimaan Data Satelit Penginderaan Jauh Masa Depan
Pelaksana : Koordinator : Muchammad Soleh, S.T., M.Eng.
Anggota : 1. Drs. Islam Widia Bagdja
2. Dinari Nikken Sulastrie Sirin, S.T.
3. Agus Suprijanto, S.T., M.Eng.
4. B. Pratiknyo Adi Mahatmanto, S.T.
5. Ali Syahputra Nasution, S.T.
Unit Kerja : Pusat Teknologi dan Data Penginderaan Jauh
Periode Laporan : Tahun Anggaran 2016
Ringkasan Hasil : Beberapa tahun ke depan (direncanakan mulai tahun 2017) stasiun bumi penginderaan jauh LAPAN akan mengakusisi data satelit penginderaan jauh optik dan radar, baik yang telah operasional maupun yang direncanakan akan diluncurkan. Adapun data satelit penginderaan jauh optik resolusi rendah yang akan diakuisisi oleh stasiun bumi penginderaan jauh LAPAN adalah data satelit JPSS-1 (Joint Polar Satellite System) yang merupakan kelanjutan dari misi satelit S-NPP yang akan berakhir pada tahun 2016, satelit Metop-C sebagai kelanjutan dari misi satelit Metop-A yang akan berakhir pada tahun 2017, dan satelit Himawari-9 sebagai kelanjutan dari misi satelit Himawari-8 yang akan berakhir pada tahun 2017. Adapun data satelit penginderaan jauh optik dan radar resolusi sangat tinggi yang direncanakan akan diakuisisi oleh stasiun bumi penginderaan jauh LAPAN adalah data satelit optik Pleiades, WorldView dan GeoEye, serta data satelit radar ALOS-2, Sentinel-1, TerraSAR-X, Radarsat dan CosmoSkyMed.
Perkembangan teknologi satelit seperti tersebut diatas adalah sebagai kelanjutan dari misi satelit sebelumnya yang telah atau akan selesai beroperasi maupun misi satelit masa depan yang belum pernah diakuisisi oleh LAPAN dalam hal ini khususnya data satelit resolusi sangat tinggi optik maupun radar menuntut kesiapan para penerima dan pengguna data satelit untuk mengetahui perkembangan terbaru tentang satelit yang akan diluncurkan terkait kebutuhan pengguna (user needs) data satelit, perkembangan teknologi sensor, sistem antena penerima data, dan sebagainya. Di sisi lain stasiun bumi penginderaan jauh LAPAN yang selama ini existing beroperasi untuk menerima data satelit perlu melakukan penyesuaian (up-grading) dari sisi teknologi (seperti antenna, reciever, demodulator, dll) agar stasiun bumi penginderaan jauh tersebut juga dapat menerima data satelit penginderaan jauh masa depan yang dimaksud. Untuk itu diperlukan adanya kajian potensi penerimaan data satelit penginderaan jauh masa depan serta pengembangan dan up-grading sistem stasiun bumi yang existing untuk dapat melakukan penerimaan data satelit penginderaan jauh optik dan radar masa depan dalam rangka menjaga keberlangsungan penyediaan data satelit penginderaan jauh. Pengembangan ini dimaksudkan untuk mendukung kemandirian
LAPAN dalam hal teknologi stasiun bumi penginderaan jauh serta untuk menjaga kontinuitas penerimaan dan ketersediaan data satelit penginderaan jauh masa depan dalam rangka mendukung program Bank Data Penginderaan Jauh Nasional (BDPJN) LAPAN.
Jakarta, 30 Desember 2016
Diperiksa oleh: Kepala Kelompok Penelitian
Hidayat Gunawan, M.Eng. NIP. 196708171987011001
Koordinator Kegiatan Muchammad Soleh, S.T., M.Eng. NIP. 197610212005011005
Disetujui oleh: Kabid Program & Fasilitas/Program Manager
Ayom Widipaminto, S.T., M.T. NIP. 197511022002121003
Disetujui oleh: Chief Engineer Drs. Kustiyo, M.Si. NIP. 197005071993031003
1. Judul : Pengembangan Sistem Stasiun Bumi Untuk Penerimaan Data Satelit Penginderaan Jauh Masa Depan
2. Latar Belakang
: Kegiatan ini merupakan penjabaran dari tujuan dan sasaran strategis dalam rangka melaksanakan tugas dan fungsi Pusat Teknologi dan Data Penginderaan Jauh dan penjabaran dari Rencana Strategis (Renstra) Pusat Teknologi dan Data Penginderaan Jauh 2015-2019.
Seperti telah diketahui hingga tahun 2016 terdapat beberapa satelit penginderaan jauh optik operasional yang telah diakuisisi datanya oleh LAPAN. Adapun data satelit penginderaan jauh optik resolusi rendah yang telah diakuisisi oleh stasiun bumi penginderaan jauh LAPAN hingga saat ini adalah data Terra, Aqua, S-NPP (Suomi-National Polar-orbiting Partnership), Metop-A, MTSAT-1R/2, Himawari-8, kemudian data satelit penginderaan jauh optik resolusi menengah antara lain Landsat-7 dan Landsat-8, serta data satelit penginderaan jauh optik resolusi tinggi antara lain SPOT-5, SPOT-6 dan SPOT-7.
Sementara itu, dalam beberapa tahun ke depan (direncanakan mulai tahun 2017) stasiun bumi penginderaan jauh LAPAN akan mengakusisi data satelit penginderaan jauh optik dan radar, baik yang telah operasional maupun yang direncanakan akan diluncurkan. Adapun data satelit penginderaan jauh optik resolusi rendah yang akan diakuisisi oleh stasiun bumi penginderaan jauh LAPAN adalah data satelit JPSS-1 (Joint Polar Satellite System) yang merupakan kelanjutan dari misi satelit S-NPP yang akan berakhir pada tahun 2016, satelit Metop-C sebagai kelanjutan dari misi satelit Metop-A yang akan berakhir pada tahun 2017, dan satelit Himawari-9 sebagai kelanjutan dari misi satelit Himawari-8 yang akan berakhir pada tahun 2017. Adapun data satelit penginderaan jauh optik dan radar resolusi sangat tinggi yang direncanakan akan diakuisisi oleh stasiun bumi penginderaan jauh LAPAN adalah data satelit optik Pleiades, WorldView dan GeoEye, serta data satelit radar ALOS-2, Sentinel-1, TerraSAR-X, Radarsat dan CosmoSkyMed.
Perkembangan teknologi satelit seperti tersebut diatas adalah sebagai kelanjutan dari misi satelit sebelumnya yang telah atau akan selesai beroperasi (JPSS-1, Metop-C, Himawari-9, Landsat-8, SPOT-6 dan SPOT-7) maupun misi satelit masa depan yang belum pernah diakuisisi oleh LAPAN dalam hal ini khususnya data satelit resolusi sangat tinggi optik maupun radar (Pleiades, WorldView, GeoEye, ALOS-2, Sentinel-1, TerraSAR-X, Radarsat dan CosmoSkyMed) menuntut kesiapan para penerima dan pengguna data satelit untuk mengetahui perkembangan terbaru tentang satelit yang akan diluncurkan terkait kebutuhan pengguna (user needs) data satelit, perkembangan teknologi sensor, sistem transmisi dan distribusi data, format data dan lain sebagainya. Di sisi lain stasiun bumi penginderaan jauh LAPAN yang selama ini existing beroperasi untuk menerima data satelit perlu melakukan penyesuaian (up-grading) dari sisi teknologi (seperti antenna, reciever, demodulator, dll) agar stasiun bumi penginderaan jauh tersebut juga dapat menerima data satelit penginderaan jauh masa depan yang dimaksud. Untuk itu
diperlukan adanya kajian potensi penerimaan data satelit penginderaan jauh masa depan serta pengembangan dan up-grading sistem stasiun bumi yang existing untuk dapat melakukan penerimaan data satelit penginderaan jauh optik dan radar masa depan dalam rangka menjaga keberlangsungan penyediaan data satelit penginderaan jauh. Pengembangan ini dimaksudkan untuk mendukung kemandirian LAPAN dalam hal teknologi stasiun bumi penginderaan jauh serta untuk menjaga kontinuitas penerimaan dan ketersediaan data satelit penginderaan jauh masa depan dalam rangka mendukung program Bank Data Penginderaan Jauh Nasional (BDPJN) LAPAN.
3. Perumusan Masalah
: Perkembangan teknologi satelit seperti tersebut diatas adalah sebagai kelanjutan dari misi satelit sebelumnya yang telah atau akan selesai beroperasi (JPSS-1, Metop-C, Himawari-9, Landsat-8, SPOT-6 dan SPOT-7) maupun misi satelit masa depan yang belum pernah diakuisisi oleh LAPAN dalam hal ini khususnya data satelit resolusi sangat tinggi optik maupun radar (Pleiades, WorldView, GeoEye, ALOS-2, Sentinel-1, TerraSAR-X, Radarsat dan CosmoSkyMed) menuntut kesiapan para penerima dan pengguna data satelit untuk mengetahui perkembangan terbaru tentang satelit yang akan diluncurkan terkait kebutuhan pengguna (user needs) data satelit, perkembangan teknologi sensor, sistem transmisi dan distribusi data, format data dan lain sebagainya. Di sisi lain stasiun bumi penginderaan jauh LAPAN yang selama ini existing beroperasi untuk menerima data satelit perlu melakukan penyesuaian (up-grading) dari sisi teknologi (seperti antenna, reciever, demodulator, dll) agar stasiun bumi penginderaan jauh tersebut juga dapat menerima data satelit penginderaan jauh masa depan yang dimaksud. Untuk itu diperlukan adanya kajian potensi penerimaan data satelit penginderaan jauh masa depan serta pengembangan dan up-grading sistem stasiun bumi yang existing untuk dapat melakukan penerimaan data satelit penginderaan jauh optik dan radar masa depan dalam rangka menjaga keberlangsungan penyediaan data satelit penginderaan jauh. Pengembangan ini dimaksudkan untuk mendukung kemandirian LAPAN dalam hal teknologi stasiun bumi penginderaan jauh serta untuk menjaga kontinuitas penerimaan dan ketersediaan data satelit penginderaan jauh masa depan dalam rangka mendukung program Bank Data Penginderaan Jauh Nasional (BDPJN) LAPAN.
4. Tujuan : Melakukan kajian teknis tentang perkembangan teknologi satelit yang merupakan kelanjutan dari misi satelit sebelumnya yang telah atau akan selesai beroperasi (JPSS-1) maupun misi satelit masa depan yang belum pernah diakuisisi oleh LAPAN dalam hal ini khususnya data satelit resolusi sangat tinggi optik maupun radar (Pleiades, WorldView, GeoEye, ALOS-2, Sentinel-1, TerraSAR-X, Radarsat dan CosmoSkyMed)
Menyusun prototipe desain sistem stasiun bumi untuk pengembangan dan up-grading stasiun bumi penginderaan jauh untuk satelit masa depan yang merupakan kelanjutan dari misi satelit sebelumnya yang telah atau akan selesai beroperasi (JPSS-1) maupun misi satelit yang belum pernah diakuisisi oleh LAPAN
dalam hal ini khususnya data satelit resolusi sangat tinggi optik maupun radar (Pleiades, WorldView, GeoEye, ALOS-2, Sentinel-1, TerraSAR-X, Radarsat dan CosmoSkyMed)
5. Sasaran : Tersedianya dokumen kajian teknis tentang perkembangan teknologi satelit yang merupakan kelanjutan dari misi satelit sebelumnya yang telah atau akan selesai beroperasi (JPSS-1) maupun misi satelit masa depan yang belum pernah diakuisisi oleh LAPAN dalam hal ini khususnya data satelit resolusi sangat tinggi optik maupun radar (Pleiades, WorldView, GeoEye, ALOS-2, Sentinel-1, TerraSAR-X, Radarsat dan CosmoSkyMed)
Tersedianya prototipe desain sistem stasiun bumi untuk pengembangan dan up-grading stasiun bumi penginderaan jauh untuk satelit masa depan yang merupakan kelanjutan dari misi satelit sebelumnya yang telah atau akan selesai beroperasi (JPSS-1) maupun misi satelit yang belum pernah diakuisisi oleh LAPAN dalam hal ini khususnya data satelit resolusi sangat tinggi optik maupun radar (Pleiades, WorldView, GeoEye, ALOS-2, Sentinel-1, TerraSAR-X, Radarsat dan CosmoSkyMed)
6. Ruang Lingkup
: Kajian teknis tentang perkembangan teknologi satelit yang merupakan kelanjutan dari misi satelit sebelumnya yang telah atau akan selesai beroperasi (JPSS-1) maupun misi satelit masa depan yang belum pernah diakuisisi oleh LAPAN dalam hal ini khususnya data satelit resolusi sangat tinggi optik maupun radar (Pleiades, WorldView, GeoEye, ALOS-2, Sentinel-1, TerraSAR-X, Radarsat dan CosmoSkyMed)
Pembuatan prototipe desain sistem stasiun bumi untuk pengembangan dan up-grading stasiun bumi penginderaan jauh untuk satelit masa depan yang merupakan kelanjutan dari misi satelit sebelumnya yang telah atau akan selesai beroperasi (JPSS-1) maupun misi satelit yang belum pernah diakuisisi oleh LAPAN dalam hal ini khususnya data satelit resolusi sangat tinggi optik maupun radar (Pleiades, WorldView, GeoEye, ALOS-2, Sentinel-1, TerraSAR-X, Radarsat dan CosmoSkyMed)
7. Keluaran (Output)
: 1 dokumen kajian tentang satelit penginderaan jauh (JPSS-1, Pleiades, WorldView, GeoEye, ALOS-2, Sentinel-1, TerraSAR-X, Radarsat dan CosmoSkyMed)
1 prototipe desain sistem antenna X-band stasiun bumi penerima data satelit penginderaan jauh (JPSS-1, Pleiades, WorldView, GeoEye, ALOS-2, Sentinel-1, TerraSAR-X, Radarsat dan CosmoSkyMed)
2 buah publikasi ilmiah (prosiding SINAS INDERAJA 2016 dan MAPIN-ICOIRS 2016)
8. Hasil (Outcome)
: Meningkatnya kapasitas pengetahuan tentang satelit penginderaan jauh masa depan dan kemandirian stasiun bumi dalam penerimaan data penginderaan jauh masa depan khususnya untuk satelit penginderaan jauh JPSS-1, Pleiades, WorldView, GeoEye, ALOS-2, Sentinel-1, TerraSAR-X, Radarsat dan CosmoSkyMed
9. Manfaat : Menyediakan informasi terbaru perkembangan terbaru teknologi satelit penginderaan jauh dan mendukung keberlanjutan
(Benefit) penyelenggaraan dan operasional stasiun bumi LAPAN untuk menerima data satelit penginderaan jauh masa depan
10. Dampak (Impact)
: Menjaga kontinuitas penerimaan data satelit penginderaan jauh di LAPAN
11. Metodologi:
Metode yang ditempuh dalam kegiatan ini adalah sbb:
Melakukan eksplorasi teknis tentang sensor satelit penginderaan jauh masa depan yang akan beroperasi atau diakusisi datanya di masa depan, antara lain satelit JPSS-1, Pleiades, WorldView, GeoEye, ALOS-2, Sentinel-1, TerraSAR-X, Radarsat dan CosmoSkyMed.
Melakukan studi implementasi sistem antenna stasiun bumi penerima data satelit penginderaan jauh di LAPAN yang existing saat ini dengan mereferensi dari hasil kajian tentang satelit dan sistem stasiun bumi penginderaan jauh yang sudah operasional sebelumnya. Tujuan studi implementasi ini adalah untuk untuk mengetahui status terkini operasional stasiun bumi dan upaya penyesuaian (up-grading) terhadap rencana penerimaan data satelit resolusi rendah optik JPSS-1 dan data resolusi sangat tinggi optik dan radar satelit Pleiades, WorldView, GeoEye, ALOS-2, Sentinel-1, TerraSAR-X, Radarsat dan CosmoSkyMed.
Menyusun prototipe desain sistem stasiun bumi untuk pengembangan dan up-grading stasiun bumi penginderaan jauh untuk satelit masa depan yang merupakan kelanjutan dari misi satelit sebelumnya yang telah atau akan selesai beroperasi (JPSS-1) maupun misi satelit yang belum pernah diakuisisi oleh LAPAN dalam hal ini khususnya data satelit resolusi sangat tinggi optik maupun radar (Pleiades, WorldView, GeoEye, ALOS-2, Sentinel-1, TerraSAR-X, Radarsat dan CosmoSkyMed)
Dan untuk memperkuat aspek ilmiah dan teknis akan dilakukan diskusi dan konsultasi dengan para pakar/narasumber.
12. Hasil dan Pembahasan:
1. Kajian satelit JPSS-1 dan prototipe desain stasiun bumi penerima data JPSS-1
a. Sekilas tentang Satelit JPSS-1
Salah satu satelit pemantauan bumi dan lingkungan global dengan orbit polar yaitu satelit S-NPP (Suomi-National Polar Orbiting) yang diluncurkan pada tahun 2011 akan segera berakhir masa beroperasinya. S-NPP membawa lima sensor utama untuk pemantauan bumi yaitu VIIRS (Visible Infrared Imaging Radiometer Suite), CrIS (Cross-track Infrared Sounder), ATMS (Advanced Technology Microwave Sounder), OMPS (Ozone Mapping and Profiler Suite), dan CERES (Clouds and the Earth’s Radiant Energy System). Direncanakan satelit polar JPSS-1 (Joint Polar Satellite System) akan segera diluncurkan pada tahun 2017 yang akan melanjutkan misi pemantauan bumi yang dilakukan oleh S-NPP. JPSS-1 juga membawa lima sensor utama yang sama dengan S-NPP yaitu VIIRS, CrIS, ATMS, OMPS dan CERES. Salah satu produk data sensor dari JPSS-1 yaitu data VIIRS, saat ini banyak digunakan untuk aplikasi pemantauan hotspot/fire detection, fase pertumbuhan tanaman padi (NDVI), penentuan zona potensi penangkapan ikan (SST), dan lain sebagainya. Dengan banyaknya manfaat dari penggunaan data satelit untuk keperluan pemantauan lingkungan resolusi rendah seperti S-NPP dan JPSS-1, maka untuk menjamin keberlangsungan penerimaan data satelit polar S-NPP dipandang perlu mengkaji kesiapan penerimaan data satelit polar JPSS-1 sebagai kelanjutan
misi yang sama dengan S-NPP.
Sejak tahun 1999, LAPAN telah mengakuisisi banyak data satelit lingkungan dan cuaca antara lain data sensor MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) dari satelit Terra (1999) dan Aqua (2002). Kemudian LAPAN juga mengakuisi data sensor AVHRR dari satelit NOAA-18 (2005), data AVHRR/3 dari satelit METOP-A (2006), NOAA-19 (2009), METOP-B (2012). Dan saat ini sejak tahun 2011 telah dan masih mengakusisi data sensor VIIRS dari satelit S-NPP. Selanjutnya LAPAN berencana mengakuisi data sensor VIIRS dari JPSS-1 atau NOAA-20 sebagai pelanjut generasi satelit S-NPP yang direncanakan diluncurkan pada tahun 2017. Tabel 2 menunjukkan data satelit lingkungan dan cuaca yang telah diakuisi oleh LAPAN sejak tahun 1999 hingga saat ini (SBPJ Parepare-Sulawesi Selatan, 2016).
b. Kebutuhan Antenna Penerima Data JPSS-1
Berdasarkan tabel dibawah ini dapat dilihat bahwa dengan menggunakan antena yang memiliki diameter 3 meter dan pada elevasi 5 derajat dan laju data 15 Mbps, minimum G/T yang diharuskan adalah sebesar 22.70 db/K pada frekuensi tengah 7812 MHz. Selain penentuan G/T, hal lain yang diperlukan dalam menentukan pemilihan antena untuk menerima data satelit adalah jenis polarisasi antena, hal ini diperlukan agar kegiatan akuisisi penerimaan data pada antena berjalan dengan baik. Perbedaan polarisasi antara antena pemancar dengan antena penerima akan menyebabkan kegiatan akuisisi penerimaan data tidak dapat berjalan dengan baik. Jenis polarisasi yang diharuskan dalam melakukan penerimaan data JPSS-1 adalah RHCP (Right Hand Circular Polarization), sehingga antena penerima yang digunakan harus memiliki polarisasi RHCP agar antena penerima dapat menerima data yang ditransmisikan. Dari kedua parameter utama ini yakni G/T dan jenis polarisasi antena, dapat menjadi acuan dalam melakukan pemilihan antena penerima data satelit yang ditawarkan oleh vendor antena (Ball Aerospace, 2015).
Jika hasil analisis link budget diatas dihubungkan dengan perhitungan berdasarkan kondisi existing sistem antenna untuk penerimaan data S-NPP yang ada saat ini di SBPJ Parepare, Sulawesi Selatan (seperti ditunjukkan pada Tabel 3) akan nampak perbedaan kecil yang tidak terlalu signifikan. Hal ini mengisyaratkan bahwa
existing sistem saat ini (yaitu stasiun bumi penerima data satelit S-NPP) memiliki potensi yang baik untuk bisa menerima data JPSS-1 sesuai dengan kebutuhan minimal atau kebutuhan ideal yang dipersyaratkan oleh dokumen teknis sistem komunikasi data pada JPSS-1.
Antenna Parameter Link from JPSS-1 Satellite & Existing System (5 degrees) at 15 Mbps
(Sumber : Ball Aerospace, 2015 & SBPJ Parepare)
Parameter Symbol Value
(JPSS)
Value
(Parepare)
Hasil
Perhitungan
(ideal)
Unit Source
Data Rate
15 15 15 Mbps Ball Aerospace
Polarization
RHCP RHCP RHCP
Ball Aerospace
input Frequency f 7,812 7,812 7,812 GHz Input Parameter
input Transmitter
Power p 8 7 7 Watt Spec @ < 45 degree C
Total transmit
Power Pt 39,03 38,5 39,03089987 dBm P= 10 log(p)+30
input S/C Antenna Gain Gt 5,87 5,9 5,87 dBi
Gain at ± 62 degree
Worst case for ± 1 Pointing
Passive Loss Li -2 -1.3 -2 dB
7 ft Cable, Switch and
Filter Loss
Equiv. Isotropic
Radiated Power EIRP 42,9 43,1 42,9 dBm EIRP = Pt+Gt+Li
input Propagation Path
Length S 2835 2835 2835 km
Input Parameter
(5 degree Elevation Angle)
Free Space
Dispersion Loss Ls -179,4 -179,4 -179,346306 dB
Ls = -92.44 - 20log(S)
- 20log(f)
Polarization Loss Lpol -0,2 -0,2 -0,2 dB
Pol loss in antenna gain measurements
Rain &
Atmospheric Loss La -3,65 -3,65 -3,65 dB HRD IRD Spec'd
Multipath Loss Lc -0,2 -0,2 -0,2 dB HRD IRD Spec'd
Ground Antenna
Pointing Loss Lr -1 -2 -1 dB
3 Meter Ground Antenna
IF Cable Loss
-8 dB
100 Meters from
Antenna to
Demodulator
From
input
Ground Station
G/T G/T 22,7 22,7 22,7 dB/K
HRD IRD G/T at 5
degree elevation angle
Total Received
Power/T Pr/T -118,8 -117,093 -118,85 dBm/K
Total Power From
Space
input Boltzmann's
Constant k -198,6 -198,6 -198,6
dBm/Hz-
K k = 10 log(1.38*10-23)
Total Received
Power/kT C/No 79,8 81,5075 79,8 dB-Hz Total Power-K
Data Channel (QPSK)
Data Power/kT C/No 79,8 79,8 79,8
dBm/Hz/
KT
input Information Rate R 71,76 74,77121 71,76 dB-Hz 10 log(15 Mbps)
Available Eb/No Eb/No 8,04 6,736287 8,04 dB
From Link Analysis
Using Viterbi
input Rqd Eb/No 10-5
BER from Viterbi Req
Eb/No 4,4 4,4 4,4 dB HRD IRD Spec'd
Implementation
Loss Limp -2,5 -2,5 -2,5 dB
IRD specified
implementation loss
Available Signal Margin (Fading
Margin)
FM 1,14 2,336287 1,14 dB 1 dB Margin Required
c. Kebutuhan Demodulator dan Sistem Ingest
Hal lain yang dibutuhkan dalam melakukan penerimaan data JPSS-1 adalah demodulator dan sistem ingest. Setelah sinyal diterima oleh antena penerima
selanjutnya demodulator akan melakukan pengambilan data dari sinyal informasi yang diterima oleh antena dengan cara melakukan demodulasi dan decoding sinyal dari sinyal yang diterima oleh antena, dan kemudian sinyal hasil demodulasi dan decoding akan dilakukan perekaman menggunakan sistem ingest, data hasil perekaman ini yang selanjutnya akan disimpan dalam media penyimpanan seperti harddisk. Dari data sheet yang dipublish oleh Ball Aerospace mengenai jenis modulasi dan encoding data JPSS-1, dapat dilihat bahwa jenis modulasi yang digunakan adalah QPSK dengan encoding Viterbi dan Reed Solomon. Dari referensi ini maka demodulator dan sistem ingest yang harus digunakan pada stasiun bumi penerima data JPSS-1 memiliki jenis modulasi QPSK dan memiliki jenis encoding Viterbi dan Reed Solomon.
d. Kebutuhan Kabel Coaxial
Penentuan kabel coaxial juga berpengaruh penting dalam berhasil atau tidaknya penerimaan data Satelit JPSS-1. Antena penerima yang memiliki kualitas G/T baik tetapi ketika melakukan perekaman data, data yang dihasilkan memiliki kualitas buruk atau tidak dapat diolah. Hal ini dapat terjadi karena lokasi antena dengan ruang kontrol tempat demodulator terpasang memiliki lokasi yang jauh dan kabel coaxial yang digunakan memiliki kualitas redaman yang tinggi sehingga mengakibatkan sinyal yang dikirimkan dari antena ke demodulator banyak yang hilang dalam perjalanan.
Untuk mengatasi ini maka pertimbangan kabel yang digunakan dengan lokasi antena penerima dengan ruang kontrol haruslah sesuai dengan spesifikasi teknis stasiun bumi untuk menerima data Satelit JPSS-1. Berdasarkan referensi perhitungan link budget dari Ball Aerospace untuk penerimaan data Satelit JPSS-1, loss kabel yang diijinkan hanya 8 dB per 100 meter. Dari referensi yang didapatkan mengenai loss kabel dari beberapa jenis kabel coaxial, jenis kabel coaxial Heliax Andrew 0.5 cm memiliki kualitas yang baik karena memiliki loss kabel/redaman 6.01 dB per 100 meter.
e. Sistem Proteksi Antenna
Hal lain yang tidak kalah penting dalam membangun sistem penerimaan data JPSS-1 adalah mengenai sistem proteksi antena dan perangkat dari gangguan tegangan lebih dan petir. Antena penerima data satelit idealnya dipasang lebih tinggi dari bangunan-bangunan disekitarnya, sehingga kemungkinan tersambar petir pun sangat besar. Metode proteksi untuk melindungi antena dan perangkat dari gangguan tegangan lebih dan sambaran petir menggunakan Metode Faraday, dimana metode ini menggunakan kawat tembaga yang melintang diatas antena. Kawat tembaga ini dihubungkan dengan sistem penangkal petir yang memiliki hambatan tanah kurang dari 1 ohm. Sehingga apabila terjadi sambaran petir pada antena, energi listrik hasil sambaran petir tersebut yang terdapat pada sistem penangkal petir dapat dibuang dengan cepat. Pentanahan penangkal petir dengan pentanahan body perangkat harus dipisahkan agar apabila ada energi listrik hasil sambaran petir tidak me-looping masuk kedalam perangkat yang terpasang. Pada titik penyambungan listrik dipanel box dipasangkan arester dan arester ini dihubungkan dengan pentanahan sehingga apabila terjadi tegangan berlebih pada perangkat dapat dibuang.
f. Prototipe Desain Stasiun Bumi Penerima dan Pengolah Data Satelit JPSS-1
Dari hasil analisis kebutuhan perangkat akuisisi dan perekaman data satelit berdasarkan studi literatur untuk dapat melakukan penerimaan dan perekaman data Satelit JPSS-1, maka dapat digambarkan suatu desain awal sistem penerimaan dan perekaman data JPSS-1.
Adapun detail dari desain/rancangan awal sistem penerimaan dan perekaman data JPSS-1 dapat dilihat pada Gambar 7.Secara umum desain/rancangan awal untuk bisa menerima dan merekam data JPSS-1 dengan frekuensi downlink 7,812 GHz maka diperlukan sebuah sistem antena penerima dengan diameter minimum 3 meter, G/T > 22.70 dB/K (pada elevasi 5 derajat), polarisasi antena RHCP (Right Hand Circular Polarized). Kemudian diperlukan pula sebuah sistem akuisisi dan penerimaan data berupa demodulator dan sistem ingest dengan modulasi QPSK (Quadrature Phase Shift Keying) dan encoding menggunakan Viterbi dan Reed Solomon. Selain itu diperlukan juga sistem pengkabelan dengan jarak kurang dari 100 meter dengan koefisien redaman 6.01 dB, serta sistem proteksi antena berupa penangkal petir dengan metode Faraday yang memiliki hambatan tanah kurang dari 1 Ohm. Berikut adalah prototipe desain arsitektur sistem akusisi satelit JPSS-1.
Desain arsitektur sistem akusisi data satelit JPSS-1
Berikut adalah prototipe desain arsitektur sistem pengolahan data satelit JPSS-1:
Desain arsitektur sistem pengolahan data satelit JPSS-1
Adapun perangkat keras (hardware) minimum yang dibutuhkan dalam pengolahan data Sistem pengolahan data penginderaan jauh satelit JPSS-1 terdiri dari: (1) Komputer server dengan spesifikasi memiliki prosesor 24 core masing-
masing berkecepatan 2,4 GHz dan memori 64 GB; (2) Sistem penyimpanan berkapasitas 20 TB; jaringan komunikasi yang
terhubung dengan sistem akuisisi melalui Virtual Private Network (VPN)
berkapasitas 40 MBPS; (3) Jaringan komunikasi yang terhubung dengan komputer server Space
Science and Engineering Center (SSEC) melalui internet untuk keperluan transfer data ancillary yang dibutuhkan dalam proses pengolahan berkapasitas 40 MBPS (shared dengan jaringan komunikasi perkantoran).
(4) Sistem operasi yang digunakan oleh komputer server pengolahan data penginderaan jauh satelit JPSS-1 adalah Linux CentOS versi 6.3 (http://www.centos.org).
Sedangkan perangkat lunak (software) minimum yang dibutuhkan dalam pengolahan data Sistem pengolahan data penginderaan jauh satelit JPSS-1 terdiri dari: (1) Real-Time Software Telemetry Processing System (RT-STPS) versi 5.5
(http://directreadout.sci.gsfc.nasa.gov) untuk mengolah data dari level rawdata menjadi level Raw Data Record (RDR);
(2) Community Satellite Processing Package (CSPP) Science Data Record (SDR) versi 2.1 (http://cimss.ssec.wisc.edu) untuk mengolah data dari level RDR menjadi level Sensor Data Record (SDR);
(3) CSPP Environmental Data Record (EDR) versi 2.0 (http://cimss.ssec.wisc.edu) untuk mengolah data dari level SDR menjadi level Environmental Data Record (EDR). Sistem operasi dan seluruh perangkat lunak yang diintegrasikan adalah open source sehingga dapat diimplementasikan pada komputer-komputer server lainnya di masa mendatang tanpa terkendala oleh lisensi.
2. Kajian Sistem Stasiun Bumi LAPAN saat ini
a. Konfigurasi Integrasi Sistem Stasiun Bumi LAPAN saat ini
Saat ini sistem stasiun bumi LAPAN terdapat di 3 lokasi yang berbeda, yaitu di Pekayon (Jakarta Timur), Rumpin (Bogor) dan Parepare (Sulawesi Selatan). SB Pekayon menerima dan mengolah data satelit Himarawi-8, NOAA-18/19 dan MetOp-A, sementara SB Rumpin menerima dan mengolah data satelit Terra/Aqua dan Landsat-8 (LDCM), sedangkan SB Parepare menerima dan mengolah data satelit Terra/Aqua, Landsat-7/8, Suomi NPP dan SPOT-5/6/7. Berikut adalah gambar konfigurasi integrasi sistem stasiun bumi LAPAN saat ini.
Hasil akuisisi dan pengolahan data ketiga stasiun bumi tersebut dikirimkan ke fasilitas BDPJN (Bank Data Penginderaan Jauh) LAPAN di Pekayon, Jakarta Timur untuk diteruskan dan disampaikan kepada pengguna data (user) satelit penginderaan jauh, antara lain BIG (Badan Informasi Geospasial), BBSDLP (Balai Besar Sumber Daya Lahan Pertanian, Kementan), Kementrian/Lembaga (K/L), TNI, POLRI, Pemda, Perguruan Tinggi dan Pusfatja (Pusat Pemanfaatan Penginderaan Jauh) LAPAN.
b. Konfigurasi Integrasi Sistem Stasiun Bumi LAPAN Parepare Masa Depan
Direncanakan dalam waktu kedepan (dimulai pada tahun 2017), Sistem Stasiun Bumi LAPAN Parepare akan diupgrade untuk bisa menerima dan mengolah data satelit resolusi rendah JPSS-1 sebagai kelanjutan dari misi satelit S-NPP. Selain itu juga direncanakan untuk bisa menerima data satelit penginderaan jauh resolusi sangat tinggi dan SAR (Synthetic Aperture Radar) dengan menambahkan instalasi sistem antena X-band 7.3 meter, disamping sistem antena X-band 6.1 meter (Seaspace), sistem antena X-band 5.4 meter (Viasat) dan sistem antena X dan L-band 3.0 meter (Orbital) yang telah beroperasi saat ini. Adapun data satelit penginderaan jauh resolusi sangat tinggi dan SAR (Synthetic Aperture Radar) yang dimaksud antara lain Pleiades, WorldView, GeoEye, ALOS-2, Sentinel-1, TerraSAR-X, Radarsat dan CosmoSkyMed. Berikut adalah gambar konfigurasi integrasi sistem stasiun bumi LAPAN Parepare di masa yang akan datang.
3. Kajian Satelit dan Data Penginderaan Jauh Resolusi Tinggi Optik (≤ 1 meter)
a. Spesifikasi Satelit Penginderan Jauh Resolusi Tinggi Optik (≤ 1 meter)
b. Spesifikasi Data Satelit Penginderan Jauh Resolusi Tinggi Optik (≤ 1 meter)
c. Spesifikasi Satelit Penginderan Jauh Resolusi SAR (Synthetic Aperture Radar)
d. Spesifikasi Data Satelit Penginderan Jauh Resolusi SAR (Synthetic Aperture Radar)
4. Rekomendasi Upgrading Sistem Stasiun Bumi LAPAN Parepare
a. Arsitektur Sistem Stasiun Bumi LAPAN Parepare per Desember 2016
b. Antena X-Band Dan DRS Multi-Mission Terminals untuk Data Resolusi Sangat Tinggi dan SAR
c. Persyaratan Spesifikasi Teknis Antena X-Band dan DRS Multi-Mission Terminals untuk Data Resolusi Sangat Tinggi dan SAR
• High-rate data receiver/acquisition system:
– Modular
– Interoperability
– High-rate data handling
• Multi-mission and multi-sensor pre-processing:
– Modular
– Scalable
d. Persyaratan Spesifikasi Teknis untuk Antena X-Band
Berikut adalah persyaratan spesifikasi teknis minimum untuk antena X-band:
e. Usulan Lokasi Antena X-Band Baru di Stasiun Bumi LAPAN Parepare
5. Publikasi Ilmiah Hasil Kegiatan
Selain hasil kegiatan berupa dokumen kajian dan rekomendasi prototipe desain arsitektur sistem stasiun bumi penginderaan jauh penerima dan pengolah data satelit JPSS-1, dan sistem stasiun bumi penerima data satelit penginderaan jauh resolusi sangat tinggi dan SAR (Synthetic Aperture Radar) yang dimaksud antara lain Pleiades, WorldView, GeoEye, ALOS-2, Sentinel-1, TerraSAR-X, Radarsat dan CosmoSkyMed, juga telah dipublikasikan 2 buah publikasi ilmiah berupa paper yang telah diseminarkan dan masuk kedalam prosiding seminar nasional SINAS INDERAJA 2016 di Margo Hotel Depok pada tanggal 27 Juli 2016 dan seminar internasional MAPIN-ICOIRS 2016 di Hotel Borobudur Jogjakarta pada tanggal 17-20 Oktober 2016.
Adapun paper ilmiah yang dimaksud sebagai berikut:
Tema 1 :
Pengembangan Sistem Stasiun Bumi untuk Penerimaan dan Perekaman Data Satelit Penginderaan Jauh JPSS-1 (Joint Polar Satellite System) → SINAS INDERAJA 2016 (Status : Oral Presentation) Penulis: Muchammad Soleh, Agus Suprijanto, B. Pratiknyo Adi Mahatmanto
Tema 2 :
Preliminary Design Of Remote Sensing Ground Station System For The JPSS1 (Joint Polar Satellite System) Data Acquisition And Processing → MAPIN/ICOIRS 2nd 2016, 17-20 Oktober 2016 (Status : Oral Presentation) Penulis: Muchammad Soleh, Agus Suprijanto, B. Pratiknyo Adi Mahatmanto
13. Kendala:
Selama tahun 2016 kendala yang kami hadapi dalam pelaksanaan kegiatan sebagai berikut:
Minimnya dokumen teknis detail terkait satelit PJ masa depan.
Koordinasi tim kegiatan belum optimal, oleh karena kesibukan personil kegiatan di banyak kegiatan lainnya.
Belum terlaksananya perjalanan dinas untuk melakukan studi banding secara langsung ke fasilitas stasiun bumi penginderaan jauh LAPAN Parepare.
Belum terlaksananya Publikasi dan Sosialisasi (FGD) prototipe desain sistem stasiun bumi penginderaan jauh untuk akusisi dan pengolahan data satelit optik resolusi sangat tinggi (≤ 1 meter) dan radar (SAR).
14. Kesimpulan dan Saran:
Kesimpulan:
Kajian awal menunjukkan adanya potensi untuk pengembangan sistem penerimaan data satelit JPSS-1 sebagai kelanjutan penerimaan data S-NPP di SB LAPAN Parepare, Sulsel, namun perlu melakukan upgrading pada sistem penerimaan data JPSS-1 terutama pada aspek demodulator
Saran:
Perlu kajian lanjutan terkait penerimaan data Sentinel-1 dan Sentinel-2 khususnya mekanisme open direct data access bagi pengguna (users) terkait Ukuran data yang sangat besar (> 1GB), kecepatan akses data, bandwidth.
Perlu kajian lanjutan terkait potensi, tantangan dan kebutuhan pengguna (users) untuk pengembangan sistem penerimaan data satelit optik resolusi sangat tinggi (≤ 1 meter) dan radar (SAR).
15. Daftar Pustaka:
Ball_Aerospace (2015). Interface Control Document, NPP Spacecraft High Rate Data (HRD) RFICD to the DirectDownlink Stations. Ball Aerospace & Technologies Corp.
Cikanek, H., (2014). JPSS: An Overview. JPSS Newsletter 1st Quarter January – March 2014 Issue 1, 4 April 2014, diunduh 10 Maret 2016 dari http://www.jpss.noaa.gov/pdf/JPSS_Newsletter_1Q14-1.pdf.
Cikanek, H., (2015). NOAA Polar Orbiting Satellites, From POES to JPSS: New Capabilities in Satellite Observations. NOAA Satellite Conference 2015, Greenbelt, MD.
Goldberg, M., (2014a). Joint Polar Satellite System. JPSS Program Scientist – Satellite Proving Ground, 2 Juni 2014.
Goldberg, M., (2014b). JPSS Overview. JPSS Program Scientist – Joint Polar Satellite System, NESDIS – NOAA, 30 September 2014 WGCV.
Gustiandi B, Indradjad A, Bagdja IW 2013Design of Satellite Data Processing System Suomi National PolarOrbiting Partnership (SNPP) of Rawdata to Raw Data Record (RDR). Sensing magazine 66 1014.
Gustiandi B, Indradjad A. (2013), Satellite Data Processing System Based SNPP CSPP: RDR to the SDR. Proceedings of the National Seminar and Expo in Electrical
Engineering (SNETE), 5662.
Goldberg, Mitch 2014 Joint Polar Satellite System. JPSS Program Scientist Satellite Proving Ground, June 2 2014.
Goldberg, Mitch 2014 JPSS Overview. JPSS Program Scientist Joint Polar Satellite System, NESDIS NOAA, 30 September 2014 WGCV.
Hidayat, A., Munawar, S.T.A., Suprijanto, A. dan Setyasaputra, N. (2014). Integration System for Receiving and Recording NPP Satellite Data at Remote Sensing Ground Station. Proceeding of IEEE-2014 Makassar International Conference on Electrical Engineering and Informatics (MICEEI). UNHAS. Makassar.
Indradjad A, Gustiandi B, Bagdja IW 2013 SNPP Satellite Automatic Data Processing System: Rawdata to RDR, Proceedings of the National Seminar Pengaplikasi Telematics (SINAPTIKA) 712.
JPSS-NOAA (2016). What is ATMS?, diunduh 16 Februari 2016 dari http://www.jpss.noaa.gov/atms.html.
JPSS-NOAA (2016). What is VIIRS?, diunduh 16 Februari 2016 dari http://www.jpss.noaa.gov/viirs.html.
JPSS-NOAA (2016). What is OMPS?, diunduh 16 Februari 2016 dari http://www.jpss.noaa.gov/omps.html.
JPSS-NOAA (2016). What is CrIS?, diunduh 16 Februari 2016 dari http://www.jpss.noaa.gov/cris.html.
JPSS-NOAA (2016). What is CERES?, diunduh 16 Februari 2016 dari http://www.jpss.noaa.gov/ceres.html.
NASA (2014). Joint Polar Satellite System 1 (JPSS-1) Spacecraft High Rate Data (HRD) to Direct Broadcast Station (DBS) Radio Frequency (RF) Interface Control Document (ICD). National Aeronautics and Space Administration (NASA), 11 Desember 2014.
Pahl C, Boskovic M, Barrett R, Hasselbring W. 2009 QualityAware ModelDriven Service Engineering.in: Rech J and Bunse C, ed. ModelDriven Software Development: Integrating Quality Assurance. New York: Information Science Reference.
Parker S 2011 Shell Scripting: Expert Recipes for Linux, Bash, and More, Indianapolis: John Wiley & Sons, Inc.
Setyasaputra, N., Hidayat, A., Hadiyanto, A.L., dan Munawar, S.T.A., (2015). Analisis Kebutuhan Integrasi Antena Orbital 3.0 dengan Sistem yang Telah Beroperasi di Stasiun Bumi Stasiun Bumi Penginderaan Jauh Parepare. Seminar Nasional Penginderaan Jauh (Sinasinderaja) 2015, IICC Bogor, Indonesia.
Shoots Jr WE 2012 The Linux® Command Line: A Complete Introduction, California: No Starch Press.
Wikipedia 2016 Freespace path loss defenition, March 3, 2016 downloaded from https://en.wikipedia.org/wiki/Freespace_path_loss.
Wikipedia 2016 Equivalent Isotropic Radiated Power (EIRP) defenition, March 3, 2016 downloaded from https://en.wikipedia.org/wiki/Equivalent_isotropically_radiated_power.
Wikipedia 2016 Transfer power outputdefenition, March 3, 2016 downloaded from https://en.wikipedia.org/wiki/Transmitter_power_output.
Wikipedia 2016 Carrier to Noise Ratio defenition, March 3, 2016 downloaded from https://en.wikipedia.org/wiki/Carriertonoise_ratio.
Wikipedia 2016 Energy Per Bit To Noise Power Spectral Density Ratio defenition, March 3, 2016 downloaded from https://en.wikipedia.org/wiki/Eb/N0.
Wikipedia 2016 Fade Margin defenition, March 3, 2016 downloaded from https://en.wikipedia.org/wiki/Fade_margin
16. Pelaksana: Koordinator : Muchammad Soleh, S.T., M.Eng. (Memimpin dalam pelaksanaan semua tahapan kegiatan dan menyusun laporan akhir hasil pelaksanaan kegiatan)
Anggota : 1. Drs. Islam Widia Bagdja (Melakukan studi pustaka dan menyusun laporan hasil kajian aspek teknis sistem satelit penginderaan jauh Radarsat, Cosmo SkyMed antara lain lintasan, jenis sensor, sistem transmisi, format data dan lain sebagainya),
2. Dinari Nikken Sulastrie Sirin, S.T. (Melakukan studi pustaka dan menyusun laporan hasil kajian aspek teknis sistem satelit penginderaan jauh Sentinel antara lain lintasan, jenis sensor, sistem transmisi, format data dan lain sebagainya).
3. B. Pratiknyo Adi Mahatmanto, S.T. (Melakukan studi pustaka dan menyusun laporan hasil kajian aspek teknis sistem satelit penginderaan jauh JPSS-1 antara lain lintasan, jenis sensor, sistem transmisi, format data dan lain sebagainya).
4. Agus Suprijanto, S.T., M.Eng. (Melakukan dan menyusun laporan hasil kajian tentang standar stasiun bumi penerima data satelit penginderaan jauh masa depan untuk penerimaan data satelit JPSS, Radarsat/Cosmo SkyMed dan Sentinel)
5. Ali Syahputra Nasution, S.T. (Melakukan dan menyusun laporan hasil kajian tentang upgrading stasiun bumi penerima data satelit penginderaan jauh masa depan optik dan radar resolusi sangat tinggi antara lain untuk penerimaan data satelit Pleiades, WorldView, GeoEye, ALOS-2, Sentinel-1, TerraSAR-X, Radarsat dan CosmoSkyMed)
17. Publikasi : Adapun paper ilmiah yang dimaksud sebagai berikut:
Tema 1 : Prosiding Seminar Nasional Penginderaan Jauh 2016, 27 Juli 2016 The Margo Hotel Depok, Indonesia. Tema: Penguatan Kemandirian IPTEK dan Pemanfaatan Penginderaan Jauh untuk Mendukung Pengelolaan Sumber Daya Alam, Lingkungan, dan Mitigasi Bencana (ISBN: 978-979-1458-99-3 © Panitia Seminar Nasional Penginderaan Jauh 2016 Lembaga Penerbangan dan Antariksa Nasional Jl. LAPAN No 70 Pekayon, Pasar Rebo Jakarta 13710)
Judul Makalah: “Pengembangan Sistem Stasiun Bumi untuk Penerimaan dan Perekaman Data Satelit Penginderaan Jauh JPSS-1 (Joint Polar Satellite System)” → SINAS INDERAJA 2016 (Oral Presentation) Penulis: Muchammad Soleh, Agus Suprijanto, B. Pratiknyo Adi Mahatmanto
Tema 2 : Proceedings The 2nd International Conference of Indonesian Society for Remote Sensing 2016 : Remote Sensing for a Better Governance Published 13 December 2016 (ISBN: 9786027362017 © 2016 PUSPICS Faculty of Geography Universitas Gadjah Mada and MAPIN Yogyakarta)
Title: “Preliminary Design Of Remote Sensing Ground Station
System For The JPSS1 (Joint Polar Satellite System) Data
Acquisition And Processing” → MAPIN/ICOIRS 2nd 2016, 17-20
Oktober 2016 (Oral Presentation) Penulis: Muchammad Soleh,
Agus Suprijanto, B. Pratiknyo Adi Mahatmanto
18. Lampiran: Lampiran. a. Makalah dipublikasi di prosiding Sinas Inderaja 2016 dan; b. Makalah dipublikasi di Proceedings The 2nd International Conference of Indonesian
Society for Remote Sensing (MAPIN-ICOIRS) 2016.
