Sistem Penentuan Posisi Akustik Bawah Laut PDF

Preview

Summary

SISTEM PENENTUAN POSISI AKUSTIK BAWAH LAUT MAKALAH GEODESI KELAUTAN Makalah tentang salah satu topik pembahasan yang dipelajari dalam Geodesi Kelautan pada Program Studi Teknik Geodesi dan Geomatika Oleh Ramadhan Hidayaturrahman 15110094 PROGRAM STUDI TEKNIK GEODESI DAN GEOMATIKA FAKULTAS ILMU DAN T...

Description

SISTEM PENENTUAN POSISI AKUSTIK BAWAH LAUT

MAKALAH GEODESI KELAUTAN

Makalah tentang salah satu topik pembahasan yang dipelajari dalam Geodesi Kelautan pada Program Studi Teknik Geodesi dan Geomatika

Oleh Ramadhan Hidayaturrahman 15110094

PROGRAM STUDI TEKNIK GEODESI DAN GEOMATIKA FAKULTAS ILMU DAN TEKNOLOGI KEBUMIAN INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG

Bab 1

Pendahuluan

Sistem penentuan posisi telah lama ditemukan dan dikembangkan. Dimulai dari perkembangan sistem penentuan posisi menggunakan Global Positioning System (GPS) lalu muncul berbagai sistem penentuan posisi lainnya seperti GLONASS, GALILEO,

COMPASS,

dan

lain-lain.

Sistem

penentuan

posisi

tersebut

memanfaatkan gelombang elektromagnetik yang dipancarkan dari satelit ke receiver yang ada di permukaan bumi. Penentuan posisi menggunakan satelit sangat membantu dalam melakukan survei atau navigasi di darat, laut, dan udara. Namun karena perkembangan teknologi semakin cepat dan kebutuhan manusia semakin banyak, sistem penentuan posisi sekarang tidak hanya dilakukan dari satelit ke permukaan bumi tapi bisa juga dilakukan di bawah air terutama di bawah laut.

Sistem penentuan posisi di bawah air ini sangat berguna untuk kegiatan-kegiatan di lepas pantai, seperti pengeboran, pemasangan pipa bawah laut, investigasi dasar laut menggunakan ROV, dan lain-lain. Penentuan posisi bawah air ini memanfaatkan gelombang akustik dalam penggunaannya karena gelombang elektromagnetik tidak bagus ketika merambat di dalam air yang nantinya akan menyebabkan akurasi posisi yang dihasilkan akan jelek. Penentuan posisi bawah air prinsipnya sama dengan penentuan posisi dari satelit ke permukaan, yang membedakan hanyalah jenis gelombang yang digunakan.

1

Bab 2

Pembahasan

2.1 Dasar Teori Sistem penentuan posisi akustik bawah laut (Underwater Acoustic Positioning Systems) adalah sistem penentuan posisi menggunakan metode gelombang akustik untuk mendapatkan koordinat dari suatu objek yang ada di bawah air. Dalam penggunaannya hampir sama dengan metode penentuan posisi dengan GPS. Namun karena gelombang elektromagnetik tidak bagus digunakan di bawah air maka sistem penentuan posisi ini menggunakan gelombang akustik. Adapun macam-macam sistem penentuan posisi bawah laut dengan gelombang akustik ini ada 4, yaitu USBL, SBL, LBL, dan kombinasi. Perbedaan dari macam-macam penentuan posisi bawah air tersebut berdasarkan jumlah beacon yang dipakai, akurasi penentuan posisi, kedalaman air, dan alat yang dipakai.

2.1.1

Ultra Short BaseLine (USBL)

Ultra Short BaseLine adalah sistem penentuan posisi bawah air yang menggunakan transduser terpasang di bawah lambung kapal untuk mendeteksi jarak dan sudut pada target menggunakan sinyal akustik. Pada metode USBL terdapat 2 bagian penting, yaitu sistem USBL yang dipasang pada kapal, seperti transceiver, bagian pemroses data, dan sensor-sensor lainnya. Dan yang kedua adalah bagian transponder akustik yang digunakan untuk tracking pada target di bawah air atau penentuan posisi secara relatif terhadap kapal. Jarak baseline antara transduser yang digunakan berkisar 2-10 cm. Pada Gambar 2.1 berikut menjelaskan bagaimana metode USBL digunakan.

2

Gambar 2.1 Ilustrasi Penentuan Posisi Dengan Metode USBL (Macleod, 2003) Dalam memperoleh posisi beacon yang ada di dasar laut dengan metode USBL menggunakan prinsip pengukuran jarak secara akustik dan arah. Dalam memperoleh jarak secara akustik, prinsipnya adalah menghitung waktu perjalanan gelombang akustik yang ditembakan dari transduser yang ada di permukaan laut ke beacon yang ada di dasar laut dan kembali lagi ke transduser yang ada di permukaan laut. Dalam menghitung waktu perjalanan sangatlah mudah, karena suda ada alat yang dapat mengukur kecepatan gelombang akustik di dalam air seperti Sound Velocity Profiler (SVP).

2.1.2

Short BaseLine (SBL)

Metode SBL biasanya digunakan pada kapal seperti barge, semi-submersible atau kapal pengeboran yang besar. Jumlah transducer yang dipasang pada bagian bawah kapal minimal 3 atau 4 dan dipasang membentuk segitiga atau segi empat. Jarak antara baseline minimal 10 meter. Posisi dari tiap-tiap transducer berdasarkan kerangka koordinat kapal yang ditentukan dari survei as built. Pada Gambar 2.2 berikut menunjukkan ilustrasi dari metode SBL.

3

Gambar 2.2 Ilustrasi Metode Penentuan Posisi Bawah Laut Dengan SBL (Macleod, 2003) 2.1.3

Long BaseLine (LBL)

Short BaseLine adalah teknik penentuan posisi bawah air yang menggunakan sekumpulan transponder yang dipasang pada lokasi yang fiks dan sudah diketahui posisinya di dasar laut. Jarak antara transponder biasanya antara 10 – 10.000 m, lebih panjang daripada metode penentuan posisi bawah laut lainnya. Posisi dari suatu target dapat ditentukan dengan menghitung jarak antara target dan masing-masig transponder yang ada di dasar laut. Pada Gambar 2.3 berikut mengilustrasikan tentang metode LBL.

4

Gambar 2.3 Ilustrasi Penentuan Posisi Bawah Laut Dengan Metode LBL (Macleod, 2003) Ada 2 elemen dalam metode penentuan posisi bawah laut dengan LBL, yang pertama adalah jumlah transponder yang dipasang pada permukaan dasar laut. Posisi dari tiap-tiap transponder dideskripsikan dalam kerangka koordinat fiks baik itu secara absolut atau relatif di dasar laut. Dan yang kedua adalah transceiver akustik yang biasanya dipasang pada kapal atau peralatan bawah laut seperti ROV yang terhubung dengan transduser yang dikendalikan dari kapal. 2.1.4

Metode Kombinasi

Metode

kombinasi

adalah

metode

penentuan

posisi

bawah

air

yang

mengkombinasikan metode-metode yang sudah dijelaskan sebelumnya. Contoh dari metode kombinasi yang sering dipakai adalah Long and Short BaseLine (LSBL) dan Long and Ultra Short BaseLine

(LUSBL).

Pada Gambar 2.4 berikut

mengilustrasikan tentang metode LUSBL.

5

Gambar 2.4 Ilustrasi Penggunaan Metode LUSBL (Macleod, 2003)

2.2 Peralatan Yang Digunakan 2.2.1

Transducer Akustik

Ada berbagai macam trasducer akustik yang dipakai berdasarkan aplikasi penggunaannya untuk menentukan posisi bawah air. Transducer biasanya dipasang dengan suatu tiang penyangga (pole) pada kapal. Dan pole tersebut dipasang di bagian bawah lambung kapal atau bagian sisi-sisi kapal. Gambar 2.5 di bawah ini menunjukkan salah satu contoh transducer yang dipakai pada metode USBL.

Gambar 2.5 Contoh Transducer Yang Digunakan Dalam Metode USBL (Macleod, 2003) 6

2.2.2

Beacon

Ada berbagai macam beacon yang dipakai dalam penentuan posisi bawah air, yaitu : 1. Pingers Pingers adalah beacon yang dipasang di permukaan dasar laut yang diprogram untuk mengirimkan sinyal (ping) dengan frekuensi dan perulangan tertentu. Beberapa pinger dapat dimatikan dengan sistem mekanik atau dengan perintah melalui gelombang akustik. Sistem USBL dan SBL yang lama sering memakai pinger dalam pengoperasiannya.

2. Transponder Transponder adalah alat yang dapat mengirimkan sinyal akustik ketika proses penentuan posisi bawah air berlangsung. Transponder yang bagus memiliki microprocessor sehingga dapat berkomunikasi melalui telemetri akustik. Transponder yang bagus tersebut dapat mengatur akustik dari transponder tersebut dan biasanya terdapat sensor-sensor tambahan, seperti sensor kedalaman, suhu, dan salinitas.

Gambar 2.6 Transponder Yang Sering Digunakan (Macleod, 2003)

7

3. Responder Responder adalah suatu beacon yang terhubung melalui kabel terhadap suatu unit pengontrol. Beacon ini diatur secara elektrik dan mengirimkan sinyal akustik dalam merespon pemicu akustik lainnya.

2.3 Tingkat Akurasi 2.3.1

Ultra Short BaseLine (USBL)

Tingkat akurasi sistem USBL yang sudah modern dapat mencapai 1% lebih baik pada jarak miring antara transducer yang ada di kapal terhadap beacon yang ada di permukaan dasar laut. Biasanya 20 m pada kedalaman 2.000 m. Adapun tingkat akurasi dari metode USBL dipengaruhi oleh beberapa faktor, yaitu jumlah sinyal akustik yang diterima transponder dan posisi dari beacon yang ditempatkan di permukaan dasar laut.

2.3.2

Short BaseLine (SBL)

Tingkat akurasi dari SBL dipengaruhi oleh jarak antara transducer yang ada di kapal dengan kualitas dari sensor-sensor tambahan, seperti gyrocompass dan Vertical Reference Unit (VRU). Sistem pada SBL akan memberikan akurasi yang tinggi apabila kapal yang digunakan berada tepat di atas beacon-beacon yang ada di permukaan dasar laut. Sistem SBL ini biasanya digunakan pada kapal pengeboran (drillship) agar kapal tersebut tetap berada tepat di atas lokasi wellhead.

2.3.3

Long BaseLine (LBL)

Tingkat akurasi pada sistem Long BaseLine (LBL) dijabarkan pada tabel berikut.

Tabel 2.1 Tingkat Akurasi Sistem LBL Frequency Standard Range Maximum Range Accuracy

LF (8 to 16 kHz) 1,000 to 3,500m 10,000m +/- 1m

MF (18 to 36 kHz) 300 to 800m 2,500m +/- 0.3m

EHF (50 to 110 kHz) 50 to 500m 1,000m +/- 0.1m

8

2.4 Kalibrasi 2.4.1

Ultra Short BaseLine (USBL)

Pada sistem USBL memerlukan data masukan dari gyrocompass dan VRU. Sensorsensor tersebut memungkinkan sistem USBL memproses nilai suatu posisi secara absolut pada transponder yang ada di permukaan dasar laut. Gyrocompass dan vertical reference unit akan dipasang pada lokasi yang berbeda dengan transceiver USBL. Proses kalibrasi USBL dilakukan agar mendapatkan nilai error dari orientasi pitch, roll, dan heading.

Gambar 2.7 Pergerakan Kapal Ketika Kalibrasi USBL (Macleod, 2003) 2.4.2

Short BaseLine (SBL)

Pada sistem SBL, kalibrasi yang dilakukan meliputi pengukuran teliti secara offset antar kapal yang sudah dipasang transducer. 2.4.3

Long BaseLine (LBL)

Kalibrasi yang dilakukan dengan metode LBL ada 2, yaitu kalibrasi relatif dan kalibrasi absolut. Kalibrasi LBL secara relatif bertujuan untuk menentukan posisi relatif semua transponder yang sudah dipasang di permukaan dasar laut, dengan cara pengukuran baseline secara akustik antar transponder. Pada Gambar 2.8 berikut mengilustrasikan kalibrasi LBL secara relatif.

9

Gambar 2.8 Ilustrasi Kalibrasi LBL Secara Relatif (Macleod, 2003) Dan yang kedua adalah kalibras LBL secara absolut. Transponder yang ada di permukaan dasar laut dikalibrasi dengan koordinat absolut melalui pengukuran DGPS fiks dan jarak akustik ke transponder lain secara bersama-sama. Cara yang paling mudah dalam menentukan posisi transponder secara absolut adalah dengan meletakannya pada sumur (wellhead) atau manifold. Pada Gambar 2.9 berikut mengilustrasikan tentang kalibrasi LBL secara absolut.

Gambar 2.9 Kalibrasi LBL Secara Absolut (Macleod, 2003)

10

Bab 3

Kesimpulan

Dari penjelasan pada bab sebelumnya, dapat disimpulkan bahwa sistem penentuan posisi bawah air secara akustik ada 4 metode, yaitu USBL, SBL, LBL, dan metode kombinasi. Penggunaan dari keempat metode tersebut harus disesuaikan dengan kebutuhan karena setiap metode mempunyai kelebihan dan kekurangan. Akurasi dan peralatan yang digunakan pun berbeda-beda dari tiap metode.

11

Daftar Pustaka

Macleod, J. 2003. Underwater Acoustic Positioning Systems. Hydrographic Society, Scotland. Lekkerkerk, H., Theijs, M. J. 2011. Handbook of Offshore Surveying : Volume Two Positioning and Tides. Netherlands : Skilltrade

12

I...