SISTEM SATELIT NAVIGASI COMPASS

Transkripsi

1 SISTEM SATELIT NAVIGASI COMPASS TUGAS AKHIR Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana Pada Program Studi Teknik Geodesi dan Geomatika Oleh: Fandi Firsta Adilla Tamsin PROGRAM STUDI TEKNIK GEODESI & GEOMATIKA FAKULTAS ILMU & TEKNOLOGI KEBUMIAN INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2012

2 Katakanlah (Q.S Al-An am )

3 LEMBAR PENGESAHAN Tugas Akhir Sarjana SISTEM SATELIT NAVIGASI COMPASS Adalah benar dibuat saya sendiri dan belum pernah dibuat dan diserahkan sebelumnya, baik sebagian ataupun seluruhnya, baik oleh saya ataupun orang lain, baik di ITB maupun instansi pendidikan lainnya. Bandung, Oktober 2012 Penulis, Fandi Firsta Adilla Tamsin NIM Diperiksa dan disetujui oleh Pembimbing I, Pembimbing II, Prof.Dr.Ir.Hasanuddin Zainal Abidin,M.Sc NIP Irwan Gumilar, ST.,M.si NIP Disahkan oleh : Ketua Program Studi Teknik Geodesi dan Geomatika Fakultas Ilmu dan Teknologi Kebumian Institut Teknologi Bandung Dr. Ir. Kosasih Prijatna, M.Sc. NIP

4 KATA PENGANTAR Alhamdulillahhirabbil alamin, tiada kata yang lebih layak diucapkan selain puji dan syukur kepada Allah atas semua curahan rahmat dan karunia-nya. Atas izin-nya lah Tugas Akhir yang berjudul Sistem Satelit Navigasi COMPASS ini dapat diselesaikan. Shalawat beserta salam senantiasa tercurah kepada Rasulullah Muhammad SAW yang telah menjadi teladan bagi penulis. Tugas Akhir ini dilaksanakan sebagai salah satu syarat yang harus dipenuhi dalam menyelesaikan pendidikan Strata-1 di Program Studi Teknik Geodesi dan Geomatika, Institut Teknologi Bandung. Penyelesaian Tugas Akhir ini tidak akan terwujud tanpa adanya bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada : 1. Mama dan Papa yang penulis sayangi. Terima kasih atas semua kasih sayang, do a, pengorbanan, perhatian, dorongan dan kesempatan sehingga penulis bisa mengenyam pendidikan hingga saat ini. 2. Bapak Dr. Ir. Kosasih Prijatna, M.Sc, selaku Ketua Program Studi Teknik Geodesi dan Geomatika. 3. Bapak Dr. Akhmad Riqqi, M.Si, selaku dosen wali penulis selama menjadi mahasiswa di Institut Teknologi Bandung. 4. Bapak Prof. Dr. Ir. Hasanuddin Zainal Abidin, M.Sc, selaku pembimbing I penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini. 5. Bapak Irwan Gumilar, ST, M.Si, selaku pembimbing penulis agar selalu melalui jalan yang benar dan profesional dalam menyelesaikan tugas akhir ini. You are the best, pak! 6. Bapak Heri Andreas, ST, MT dan Ibu Ir. Dina Anggraeni Sarsito, MT, selaku dosen penguji yang telah memberikan saran, kritikan, dan masukan untuk tugas akhir ini. 7. Semua dosen, staf, dan karyawan Program Studi Teknik Geodesi dan Geomatika yang tidak bisa disebutkan satu persatu. Terima kasih atas semua ilmu dan bantuannya. i

5 8. Adhisa dan Naya, adik-adik yang penulis cintai. Terima kasih telah menjadi adik-adik yang baik dan perhatian. Uda yakin kalian bisa menjadi orang yang lebih baik dari Uda. Uda sayang kalian. 9. Nenek, Etek, Mamak, Om, Tante, sepupu, dan semua keluarga besar penulis. Terima kasih atas saran dan masukan serta perhatian yang telah diberikan. 10. Cynthia Paramitha, terima kasih telah mau menemani penulis melewati semua masa, sulit maupun indah. Terima kasih atas dorongan semangatnya. Jangan pernah menyerah yaa. Wish the best for us. 11. Ryan talua, Ganda bibia S.Kom, Romi botak, Fyon Rafi S.T, terima kasih banyak brokbrok semua. Kalian sumber tawa terbanyak dalam hidup. Penulis doakan kesuksesan untuk kita semua. 12. Keluarga besar D Janerz, semoga kita selalu bisa berkumpul setiap tahunnya. Silaturrahmi yang utama kawan. 13. Arief Andarwan, Andre Nilson, Akbar Ilham, Junaidi, Econ, Andreas, Oma rudin, Mujid, terima kasih telah menjadi teman kelompok yang dapat diandalkan. 14. Kawan-kawan seperjuangan Teknik Geodesi dan Geomatika angkatan 2008 yang tidak dapat disebutkan satu per satu, terima kasih banyak. 15. Keluarga besar Unit Kesenian Minangkabau (UKM-ITB), khususnya 2008, keluarga pertama yang penulis dapatkan selama menjadi mahasiswa. Kebersamaan kita tidak akan penulis lupakan 16. Skuad Timnas Sepak Bola IMG, terima kasih telah mau berjuang bersama-sama penulis hingga tetes keringat terakhir. (kita Juara III bro!!). 17. Semua pihak yang telah membantu penulis dan tidak bisa disebutkan satu persatu. Terima kasih! Penulis menyelesaikan Tugas Akhir ini tentu saja senantiasa mengandung banyak ketidaksempurnaan. Untuk itu, kritik, saran, dan masukan bagi Tugas Akhir ini akan sangat dibutuhkan. Semoga Tugas Akhir ini dapat berguna dan bermanfaat bagi kita semua. Bandung, Oktober 2012 penulis ii

6 ABSTRAK Saat ini GNSS terdiri dari empat sistem satelit navigasi, yaitu sistem GPS milik Amerika Serikat, sistem GLONASS milik Rusia, sistem GALILEO milik Uni-Eropa, dan sistem COMPASS/Beidou milik China. Dibandingkan yang lainnya, pengetahuan tentang sistem satelit navigasi global milik China ini masih sangat minim. Segmen angkasa sistem COMPASS direncanakan akan terdiri dari lima satelit GEO dan 30 satelit non-geo. Masing-masing satelit GEO ditempatkan pada E, 80 E, E, 140 E, dan 160 E. Satelit non-geo terdiri dari 27 satelit MEO dan tiga satelit IGSO. Satelit MEO beroperasi pada ketinggian orbit rata-rata km dengan inklinasi 55 yang terdistribusi pada tiga bidang orbit. Satelit IGSO beroperasi pada ketinggian orbit km dengan inklinasi 55 yang terdistribusi pada tiga bidang orbit. Segmen kontrol sistem COMPASS saat ini menggunakan satu Master Control Station (MCS), dua Upload Station (US), dan 30 jaringan Monitor Station (MS) yang tersebar secara global. Komponenkomponen segmen kontrol ini mempunyai tugas yang berbeda-beda satu sama lain. Segmen pengguna sistem COMPASS terdiri dari beragam jenis receiver yang kompatibel dengan sistem satelit navigasi lainnya. Sistem COMPASS menggunakan Beidou Coordinate System (BDC) sebagai sistem koordinatnya dan Beidou Time (BDT) untuk sistem waktunya. Sistem COMPASS telah digunakan dalam berbagai bidang seperti transportasi, kelautan dan perikanan, pencegahan kebakaran hutan, mitigasi bencana, keamanan nasional dan banyak bidang lainnya. Perbedaan utama sistem COMPASS dengan sistem GNSS lainnya terletak pada jumlah konstelasi satelit dan layanan yang ditawarkan. Kata kunci : Beidou, COMPASS, China, GNSS, GPS, GLONASS, GALILEO. iii

7 ABSTRACT Now, GNSS consist of four major satellite technology, the U.S. GPS system, Russian GLONASS system, GALILEO system from Europe, and latest GNSS system belongs to China called COMPASS/Beidou system. Among this biggest four, knowledge and information about China s global navigation satellite system is very limited. The space constellation consist of five GEO satellites and 30 non-geo satellites. GEO satellites are positioned at E, 80 E, E, 140 E, and 160 E. The non-geo satellite include 27 MEO satellites and three IGSO satellites. The MEO satellites are operating in an orbit with altitude of km and inclination 55, wich are evenly distributed in three orbital planes. The IGSO satellites operating in an orbit with altitude of km and inclination of 55, distributed in three orbital planes. Ground Control Segment consist of one Master Control Station (MCS), two Upload Station (US), and 30 network globally distributed Monitor Station (MS). The user segment include various Beidou user terminal, and terminals compatible with other navigation satellite systems. Beidou Coordinate System (BDC) as a coordinates system and Beidou Time (BDT) for the time system. COMPASS system has been using in many application, such as transportation, marine technology, forestry fire prevention system, and more others. The main difference about COMPASS system with other GNSS systems lies in the constellation of satellites and technology services offered. Keywords : Beidou, COMPASS, China, GNSS, GPS, GLONASS, GALILEO. iv

8 DAFTAR ISI KATA PENGANTAR... i ABSTRAK... iii ABSTRACT... iv DAFTAR ISI... v DAFTAR GAMBAR... viii DAFTAR TABEL... xi DAFTAR LAMPIRAN... xiii BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Maksud dan Tujuan Penulisan Perumusan dan Ruang Lingkup Pembahasan Manfaat Penulisan Metodologi Penelitian Sistematika Penulisan... BAB II SISTEM SATELIT NAVIGASI 2.1 Pengertian Sistem Satelit Navigasi Posisi dan sistem koordinat dalam sistem satelit navigasi Sistem waktu Karakteristik sistem satelit navigasi Segmen-segmen sistem satelit navigasi Global Navigation Satellite System (GNSS) Kinerja GNSS Augmentasi GNSS Arsitektur pengguna GNSS v

9 2.2.4 Prinsip kompatibilitas dan interoperabilitas GNSS Aplikasi GNSS Teknologi GNSS... a. GPS... b. GLONASS... c. GALILEO... d. COMPASS... BAB III PEMBANGUNAN DAN PERKEMBANGAN SATELIT COMPASS 3.1 Sejarah Satelit COMPASS Pembangunan Sistem COMPASS Aplikasi Sistem COMPASS Kerjasama Internasional... BAB IV SISTEM SATELIT NAVIGASI COMPASS 4.1 Segmen Angkasa Konstelasi satelit Sinyal dan frekuensi Segmen Kontrol Segmen Pengguna COMPASS receiver Konsep pelayanan Sistem Koordinat COMPASS Sistem Waktu COMPASS Perbandingan Antar Sistem GNSS Segmen angkasa Visibilitas satelit dan DOP (Dillution of Precission) Sinyal dan frekuensi Sistem waktu dan koordinat Kelebihan dan kekurangan sistem COMPASS Kombinasi Sistem-sistem GNSS dunia Visibilitas GDOP vi

10 BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN vii

11 DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1 Jumlah peluncuran satelit COMPASS beberapa tahun terakhir dan rencana jumlah peluncuran hingga tahun Gambar 1.2 Diagram metodologi penelitian... 6 Gambar 2.1 Beberapa metode penentuan posisi extra-terestris menggunakan sistem satelit dan benda langit... 9 Gambar 2.2 Sistem koordinat CIS Gambar 2.3 Sistem koordinat CTS Gambar 2.4 Segmen-segmen satelit navigasi Gambar 3.1 Rasi bintang Big Dipper Gambar 3.2 Cakupan wilayah satelit COMPASS Gambar 3.3 Area Cakupan sistem Beidou Gambar 3.4 Skema pembangunan sistem beidou Gambar 3.5 Grafik peningkatan pengguna sistem COMPASS Gambar 3.6 Transisi aplikasi sistem COMPASS Gambar 3.7 Skema integrasi aplikasi COMPASS Gambar 3.8 Road infrastructure safety monitoring system Gambar 3.9 Beidou Integrated Marine Information Service System viii

12 Gambar 3.10 Beidou hidrological data collection system Gambar 3.11 Meteorological observation system at mount everest Gambar 3.12 COMPASS forestry fire prevention system Gambar 3.13 Penggunaan sistem COMPASS pada saat gempa bumi di Wenchuan Gambar 3.14 Ilustrasi koordinasi antara COMPASS dengan GPS Gambar 3.15 Ilustrasi koordinasi antara COMPASS dengan GLONASS Gambar 3.16 Ilustrasi koordinasi antara COMPASS dengan GALILEO Gambar 3.17 The Asia-Pacific Space Cooperation Organization (APSCO) 2nd meeting Gambar 4.1 Satelit GEO Gambar 4.2 Satelit MEO Gambar 4.3 Ilustrasi konstelasi satelit sistem COMPASS Gambar 4.4 Skema umum segmen kontrol COMPASS Gambar 4.5 Xi an Satellite Control Center Gambar 4.6 COMPASS upload station Gambar 4.7a COMPASS monitor station in China Gambar 4.7b COMPASS monitor station in world Gambar 4.8 COMPASS user segment Gambar 4.9 Distribusi titik-titik ITRF di dunia ix

13 Gambar 4.10 Distribusi stasiun IGS di dunia Gambar 4.11 Stasiun IGS dan CORS CTRF (orde I) yang terdapat di China Gambar 4.12 Efek kesalahan waktu dalam geodesi satelit Gambar 4.13 Skema kerja TFS system Gambar 4.14 Time offset dari BDT dengan UTC Gambar 4.15 GPS global visibility (a) dan COMPASS global visibility (b) Gambar 4.16 Galileo global visibility Gambar 4.17 GLONASS global visibility Gambar 4.18 GPS global GDOP Gambar 4.19 COMPASS global GDOP Gambar 4.20 Galileo global GDOP Gambar 4.21 GPS, Galileo, COMPASS frequency plan Gambar 4.22 Perbedaan nilai lintang CGCS2000 dengan WGS Gambar 4.23 Perbedaan nilai gravitasi normal CGCS2000 dengan WGS Gambar 4.24 GNSS around the world Gambar 4.25 Distribusi visibilitas global GNSS Gambar 4.26 Distribusi GDOP global GNSS x

14 DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Karakteristik CTS dan CIS Tabel 2.2 Sistem-sistem waktu Tabel 4.1 Karakteristik satelit GEO dan MEO Tabel 4.2 Karakteristik konstelasi COMPASS fase I Tabel 4.3 Karakteristik konstelasi COMPASS fase II Tabel 4.4 Parameter konstelasi satelit COMPASS Tabel 4.5 Karakteristik umum sinyal satelit COMPASS Tabel 4.6 Karakteristik umum sinyal satelit COMPASS fase III Tabel 4.7 Karakteristik sinyal B1 satelit COMPASS Tabel 4.8 Karakteristik sinyal B2 satelit COMPASS Tabel 4.9 Karakteristik sinyal B3 satelit COMPASS Tabel 4.10 Distribusi COMPASS monitor station Tabel 4.11 Receiver GNSS multi konstelasi Tabel 4.12 Karakteristik COMPASS open service Tabel 4.13 Perbandingan parameter segmen angkasa GNSS Tabel 4.14 Keterangan nilai GDOP xi

15 Tabel 4.15 Perbandingan GNSS berdasarkan visibilitas dan GDOP global Tabel 4.16 Perbandingan GNSS Berdasarkan visibilitas dan GDOP di Indonesia Tabel 4.17 Perbandingan sinyal dan frekuensi Tabel 4.18 Perbandingan sistem waktu dan koordinat Tabel 4.19 Kelebihan sistem COMPASS Tabel 4.20 Kekurangan sistem COMPASS Tabel 5.1 Parameter kinerja sistem COMPASS disetiap tahap Tabel 5.2 Karakteristik komprehensif sistem COMPASS xii

16 DAFTAR LAMPIRAN Lampiran I Rekapitulasi peluncuran satelit Beidou fase I Lampiran II Rekapitulasi peluncuran satelit Beidou II xiii