PERBEDAAN LiDAR, RADAR dan SONAR

 PERBEDAAN LIDAR,RADAR DAN SONAR

R Dewi K (21110119130073)

 

            Berikut merupakan perbedaan Lidar, Radar dan Sonar (PUTRA, 2019) :

Perbedaan	RADAR	SONAR	LIDAR
Gelombang	Radio	Suara	Cahaya
Klasifikasi berdasarkan gelombang	-       Pulsed Radars/PR (Radar Berdenyut) -       Continuous Wave/CW (Gelombang Berkesinambungan)	Gelombang ultrasonic	Gelombang infrared
Jenis-jenis	-       Doppler Radar -       Bistatic Radar	-       Sonar Aktif -       Sonar Pasif	-  Groundbased Lidar -  Spaceborne Lidar -  Airborne Lidar
Komponen berdasarkan sistem	-        Antena -        Transmitter (pemancar sinyal) -        Receiver (penerima sinyal) .	-       Sinyal (S) -       Noise (N)	-  Sensor Lidar -  GPS -  IMU(Inertial Measuring Unit) -  Kamera digital
Kegunaan	-          Cuaca -          Militer -          Kepolisian -          Penerbangan -          dll	-  Mendeteksi kapal selam  dan ranjau, -  Mendeteksi kedalaman, keselamatan penyelaman,dll.	-     Pertanian dan Perkebunan -     Arkeologi  -     Geomorfologi dan Geofisika

Untuk lebih jelasnya akan diuraikan sebagai berikut :

A.    LIDAR

1.      Pengertian

Light Distance And Ranging (Lidar) adalah sebuah teknologi sensor optik yang berfungsi untuk memetakan jarak objek dalam sebuah ruang sehingga kita dapat menentukan ukuran ruang dan permukaan. Pada dasarnya lidar menggunakan pantulan sinar laser atau inframerah – near infrared (NIR) untuk mengukur jarak objek di dunia nyata secara realtime (Solihin, 2017). Lidar memiliki kecepatan ukur yang luar biasa karena dapat melakukan mengambilan sampel data permukaan bumi lebih dari 150 kilohertz dan dapat bekerja pada siang atau malam hari.

2.      Komponen Lidar

Alat yang memakai sensor lidar biasanya memadukan beberapa sensor lain untuk mendukung keakuatan data. Komponen pada alat lidar pada umumnya yaitu

a.       Sensor Laser

Komponen utama pada LiDAR yaitu sensor laser. Biasanya sensor ini merupakan sensor near infrared (NIR) yang dapat memancarkan sinar ke sasaran object kemudian mantul kembali ke receiver sehingga dapat menghasilkan data yang dibutuhkan untuk pemetaan 3d. Sensor ini dapat dibedakan dari kekuatan pancaran, cakupan dan jumlah sinar per second. Sensor IR khusus lidar biasanya memiliki kelebihan dapat melakukan multiple return yaitu memantulkan beberapa tembakan dalam satu waktu.

b.      Sistem Pemindai Optik

Ada beberapa jenis pemindai optik pada sistem lidar. Ini sangat menentukan kecepatan pencitraan gambar, mode pemindaian lidar ada beberapa jenis tergantung keperluan. Misalnya seperti dual axis scanner, polygonal mirrors, azimuth & elevation atau dual oscillating plane mirrors. Beberapa mode scan tersebut digunakan sesuai dengan keperluan yang berbeda-beda. Semakin baik jenis perangkat optik, maka semakin cepat dan baik hasil yang didapat.

c.       Photo Detector / Receiver (Kamera)

Untuk menghasilkan pencitraan 3D yang realis maka dibutuhkan kamera untuk mengasilkan foto saat melakukan pengukuran lidar. Foto tersebut akan ditumpang tindih secara (overlay) dengan data yang diterima sensor dalam bentuk X, Y dan Z.Hasil biasanya dapat dilihat setelah operator melakukan post processing. Beberapa jenis receiver lidar antara lain photodioda dan photomultipliers.

d.      Sistem Pemetaan

Ketika perangkat lidar dipasang pada sesuatu yang bergerak misalnya seperti satelit, drone, mobil, pesawat atau robot, lidar memerlukan data tambahan untuk menganalisa posisi, koordinat, dan rotasi.Biasanya lidar terintegrasi dengan sensor GPS untuk menentukan koordinat geogratis, Inertia Measurement Unit (IMU) untuk menentukan rotasi / orientasi dan alat pemrosesan data.Saat sensor LiDAR dipasang pada platform bergerak seperti satelit, pesawat, atau kendaraan dan robot, sistem menganalisa kondisi awal untuk dijadikan posisi dan orientasi absolut. GPS umumnya digunakan untuk menentukan informasi koordinat geografis, sedangkan sensor Inertia Measurement Unit (IMU) digunakan untuk menentukan orientasi. Kombinasi kedua data dari perangkat tersebut digunakan sebagai metode penerjemahan data sensor ke static points yang kemudian diolah lebih lanjut untuk aplikasi ke berbagai sistem.

3.      Prinsip Kerja LiDAR

Pada dasarnya lidar bekerja dengan memancarkan gelombang melalui sensor laser yang dipantulkan kemudian diterima oleh scanner. Data yang dihasilkan akan diolah dan dipadukan dengan data lain yang diterima sensor pembantu seperti GPS, IMU, dan sebagainya.

Dari sana kita akan mendapat perbedaan jarak, koordinat, orientasi, image / video dan data lain sesuai dengan sensor yang terdapat pada perangkat lidar.

Setelah itu, data akan di proses dan dipadukan dengan data yang diterima oleh receiver (camera) dan ditampilkan pada layar LCD. Selain mendapatkan pencitraan 3D, kita juga akan mendapatkan hasil ukuran dalam bentuk data yang dapat diolah.

Pada saat sensor di pancarkan dan diterima oleh receiver maka akan ada konversi data, dimana

D=  C X t /2

D : Jarak antara sensor dan objek (meter)
c : Kecepatan cahaya (3×108 m/s)
t : waktu tempuh yang diperlukan laser (s)

4.      Kelebihan

Berikut merupakan kelebihan LiDAR

a.    LiDAR manggunakan gelombang aktif sehingga akuisisi laser pun dapat dilakukan malam hari. Tapi karena dalam paket system LiDAR sekarang sudah include dengan sensor kamera (gelombang pasif) yang hanya bisa pekerja baik pada siang hari, maka akuisisi hanya dapat dilakukan siang hari supaya kedua sensor dapat bekerja.

b.    Sistem LiDAR dapat melakukan akuisisi jutaan titik x,y dan elevasi z dalam per jam jauh lebih cepat dibandingkan dengan motede konvensional (survey ground).

c.    Kerapatan point/titik ground yang dihasilkan per 1 meter sq minimal 1 point tapi bisa sampai 9 point tergantung permukaan dan tinggi terbang (metode akuisisi) serta FoV (Field of View/ sudut pandang sensor ke bumi). Besaran pulse alat tidak begitu mempengaruhi, saat ini sudah ada vendor yang mampu membuat alat LiDAR dengan pulse diatas 500kHz, pulse besar ini akan maksimal jika pengambilan/akuisisi data dengan pesawat bisa “terbang tinggi”. Untuk wilayah Indonesia negera tropis dimana awan berada di ketinggian 1000 s/d 1500 meter, maka pesawat akan terbang di bawah awan. Untuk terbang dengan ketinggian dibawah 1000 meter, adalah cukup menggunakan pulse 75-120 kHz dan FoV 40 s/d 60 deg.

d.    Karena menggunakan pesawat udara, akses lebih mudah tentunya untuk mengakuisisi/mencapai ke setiap bagian site. Dan disamping itu dapat menghindari kontak langsung dengan masyarakat, yang menjadi masalah besar pada survey ground / konvensional survey.

e.    Hanya butuh 1 titik control tanah (BM) untuk radius terbang akuisisi 30 sd 40 km dari titik control tanah tersebut.

f.     Mampung masuk disela-sela vegerasi, karena karekter gelombang nya seperti gelombang ultraviolet dan menggunakan gelombang lebih pendek dari pada spectrum elektromagnetik yaitu sekitar nm 1064.

g.    Biaya lebih efisien dan efektif, jika area > 1.000ha. Survey ground untuk 1.000ha bisa 1,5M sampai 2M, jika menggunkan LiDAR system dibawah 1M.

5.      Kekurangan Teknologi LIDAR

Berikut merupakan kekurangan LiDAR

a.     Sensor LiDAR system tidak bekerjaan maksimal jika terhalang awan/kabut.

b.    Pulse tidak dipantulkan dengan baik jika objek-objek pantul basah (berair). Karena pulse Topographic LiDAR akan diserap / hilang jika mengenai air seperti sungai atau pemukaan yang masih basah akhibat embun atau hujan. LiDAR yang digunakan untuk Hydrographic berbeda dengan Topo, untuk Hydro dikenal dengan nama SHOALS atau singkatan dari Scanning Hydrographic Operational Airborne LiDAR Survey. System ini mampu mengakuisisi permukaan air dan kedalaman air 50 s/d 60 meter dari permukaan air.

c.     Dalam kondisi vegerasi yang sangat rapat “cahaya matahari pun” tidak bisa masuk di sela-sela dedaun, maka dapat dipastikan pulse LiDAR juga tidak akan mampu masuk sampai ke ground (tanah).

d.    Akurasi data LiDAR atau ketelitiaan yang dihasilkan LiDAR bervariatif, sangat bergantung pada kondisi permukaan: terbuka lunak, terbuka keras, semak beluka, hutan rawa, hutan keras, hutan virgin dan lain-lain. Untuk area terbuka keras ketelitan bisa mencapai dibawah 5 cm. Ketelitian Horizontal 2 kali s/d 5 kali lebih “jelek” dari dari ketelitian Vertical.

B.     RADAR

1.      Pengertian

Radio Detection and Ranging, ialah sebuah teknologi yang mampu melakukan mapping, mendeteksi, dan mengukur jarak dengan memanfaatkan gelombang elektromagnetik.Teknologi ini biasanya digunakan sebagai piranti pada pesawat terbang, kapal laut, dan alat informasi cuaca.Radar seringkali digunakan dalam bidang transportasi dan dapat memberikan informasi terhadap benda-benda asing yang ada di luar alat.Melalui infomasi tersebut, operator radar dapat melakukan mitigasi apabila akan terjadi gangguan.Oleh karena itulah, kapal yang berlayar di laut atau pesawat terbang yang melintas di langit dapat mengatasi gangguan saat perjalanan.

2.      Komponen

Ada tiga komponen utama yang tersusun di dalam sistem radar, yaitu antena, transmitter (pemancar sinyal) dan receiver (penerima sinyal) .

a.    Antena

Antena yang terletak pada radar merupakan suatu antena reflektor berbentuk piring parabola yang menyebarkan energi elektromagnetik dari titik fokusnya dan dipantulkan melalui permukaan yang berbentuk parabola. Antena radar memiliki du akutub (dwikutub). Input sinyal yang masuk dijabarkan dalam bentuk phased-array (bertingkat atau bertahap). Ini merupakan sebaran unsur-unsur objek yang tertangkap antena dan kemudian diteruskan ke pusat sistem RADAR.

 

b.    Pemancar sinyal (transmitter)

Pada sistem radar, pemancar sinyal (transmitter) berfungsi untuk memancarkan gelombang elektromagnetik melalui reflektor antena. Hal ini dilakukan agar sinyal objek yang berada didaerah tangkapan radar dapat dikenali. Pada umumnya, transmitter memiliki bandwidth dengan kapasitas yang besar. Transmitter juga memiliki tenaga yang cukup kuat, efisien, bisa dipercaya, ukurannya tidak terlalu besar dan tidak terlalu berat, serta mudah dalam hal perawatannya.

c.       Penerima sinyal (receiver)

Pada sistem radar, penerima sinyal (receiver) berfungsi sebagai penerima kembali pantulan gelombang elektromagnetik dari sinyal objek yang tertangkap oleh radar melalui reflektor antena. Pada umumnya, receiver memiliki kemampuan untuk menyaring sinyal yang diterimanya agar sesuai dengan pendeteksian yang diinginkan, dapat memperkuat sinyal objek yang lemah dan meneruskan sinyal objek tersebut ke pemroses data dan sinyal (signal and data processor), dan kemudian menampilkan gambarnya di layar monitor (display).

Selain tiga komponen di atas, sistem radar juga terdiri dari beberapa komponen pendukung lainnya, yaitu

a.       Waveguide, berfungsi sebagai penghubung antara antena dan transmitter.

b.      Duplexer, berfungsi sebagai tempat pertukaran atau peralihan antara antena dan penerima atau pemancar sinyal ketika antena digunakan dalam kedua situati tersebut.

c.       Software, merupakan suatu bagian elektronik yang berfungsi mengontrol kerja seluruh perangkat dan antena ketika melakukan tugasnya masing-masing.

 

3.    Cara Kerja Radar

Konsep radar adalah mengukur jarak dari sensor ke target. Ukuran jarak tersebut didapat dengan cara mengukur waktu yang dibutuhkan gelombang elektromagnetik selama penjalarannya mulai dari sensor ke target dan kembali lagi ke sensor. Radar digunakan untuk mendeteksi dan menentukan lokasi suatu target berdasar karakteristik perambatan gelombang elektromaknit (GEM). Hal ini dapat dilaksanakan dengan jalan mendeteksi pantulan dari GEM dengan bentuk tertentu, seperti bentuk sinusoidal yang dimodulasi pulsa, setelah GEM. yang semula dipancarkan tersebut dipantulkan kembali oleh target / objek yang dikenalinya. Dengan cara ini Radar telah meningkatkan kemampuan manusia untuk mengamati/melihat ligkungannya, terutama secara fisik. Walau demikian tidak berarti bahwa Radar telah bisa menggantikan fungsi dari mata sebagai panca untuk melihat, sama sekali tidak. Radar hanya dapat memperpanjang jarak jangkau dari mata sampai batas tertentu, sehingga manusia dapat melihat apa yang tidak dapat diamatinya secara langsung dengan mata. Pengertian “melihat” yang dilakukan oleh Radar juga tidak sama dengan pengertian melihat pada mata, karena dalam hal ini Radar tidak dapat misalnya membedakan warna dari objekyang ditinjaunya.

Namun demikian dalam “melihat” ini Radar punya kelebihan lain yang tidak dimiliki oleh mata, yakni kemampuannya utk “menembus” kegelapan ,kabut ,awan, salju ataupun bahan-bahan tertentu lainnya.n Satu hal yang paling penting dan patut dicatat adalah kesanggupan Radar untuk menentukan jarak yang tepat dari suatu target.

Bila sebahagian dari sinyal yang dipancarkan Radar sampai pada suatu target, maka target tersebut akan meradiasikannya kembali ke segala arah. Antena Penerima selanjutnya akan menangkap enersi yang kembali dan meneruskannya kebagian Penerima dimana sinyal tersebut dideteksi dan dianalisa untuk mengetahui kehadiran, posisi atau kecepatan target tersebut, relatif terhadap Radar. Jarak dari target diketahui dengan mengukur waktu yang dibutuhkan oleh sinyal Radar untuk merambat menuju target dan kembali lagi ke Penerimanya. Sedang arah target ditentukan oleh arah datangnya pantulan g.e.m. itu sendiri. Jika target tersebut bergerak relatif terhadap Radar, maka kecepatan target diukur berdasar “Efek Doppler”, yakni pergeseran frekuensi carrier yang terjadi setelah mengalami pemantulan. Berdasar “efek Doppler” disamping dapat membedakan target bergerak dari target diam, Radar juga dapat mengetahui lintasan gerak dari suatu target. Sistem Radar  mulanya dikembangkan dengan tujuan utama untuk mengetahuikedatangan dan posisi pesawat musuh serta mengarahkan dengan tepat senjata anti pesawat udara kepadanya.

Meski Radar yang modern telah mempunyai beragam fungsi, namun tugas pertamanya sebagai pengukur jarak masih tetap merupakan salah satu dari fungsinya yang penting, karena sampai dengan saat ini masih belum ada satupun sistem lain yang mampu mengukur jarak secepat dan seakurat yang dilakukan Radar. Jarak target terhadap Radar dapat diketahui dengn mengukur waktu TR , yaitu waktu yang dibutuhkan oleh sinyal Radar untuk mencapai target dan kembali lagi ke Penerimanya.  

Pada umumnya gelombang Radar merupakan gelombang pembawa sinusoidal yang dimodulasi pulsa sehingga menghasilkan sinyal yang terputus-putus, yang mirip deretan pulsa.
Bentuk umum dari sinyal Radar yang berupa :

a.       Deretan pulsa yang terbentuk dari sinyal sinusoidal yang terputus-putus

b.      Pulsa pantul yang diterima seblm pulsa berikutnya terkirim. Deretan dari pulsa tersebut hendaknya sedemikian rupa sehingga pantulannya telah kembali / dideteksi Penerima sebelum pengiriman pulsa berikutnya. Jika deretan pulsa terlalu berdekatan, ada kemungkinan terjadinya “second time around echo”, yakni penerimaan pantulan/echo terjadi setelah pengiriman pulsa berikutnya. Karena “second time around echo” ini memungkinkan terjadinya kekeliruan atau salah penafsira

Selain itu sesuai dengan keperluannya, adakalanya sinyal kontinu (contineous wave) lebih tepat dipakai sebagai sinyal Radar, yakni bagi Radar dengan efek Doppler sebagai prinsip kerjanya.

4.      Komponen Radar

Pada dasarnya suatu sistem Radar terdiri dari bagian-bagian :

a.    Oscillator : Sebagai pembangkit GEM

b.    Antena Pemancar : Meradiasikan GEM yang dihasilkan Oscillator

c.    Antena Penerima : Penerima yang akan mendeteksi energi GEM yang ditangkap oleh antena Penerima. 

5.      Kelebihan Radar:

a.       Keuntungan utama RADAR, adalah memberikan kemampuan penetrasi unggul melalui segala jenis kondisi cuaca, dan dapat digunakan di siang atau malam hari.

b.      Radar menggunakan gelombang elektromagnetik yang tidak membutuhkan media seperti Sonar (yang menggunakan air) sehingga dapat digunakan di ruang dan udara.

c.       Radar bisa jarak jauh dan gelombang merambat dengan kecepatan cahaya ketimbang suara (seperti dengan sonar). Ini kurang rentan terhadap kondisi cuaca dibandingkan dengan Laser. Dan digunakan pada malam hari tidak seperti kamera pasif. Itu tidak memerlukan kerjasama target untuk memancarkan sinyal atau emisi.

d.      Sangat fleksibel – dapat digunakan dalam beberapa cara!

·      Mode diam

·      Mode bergerak

·      Dua mode Directional

e.       Spread balok dapat memasukkan banyak target!

f.        Dapat sering memilih target tercepat, atau refleksi terbaik!

g.      Masih sangat bisa diandalkan.

6.      Kekurangan Radar:

a.       Waktu – Radar dapat membutuhkan waktu hingga 2 detik untuk mengunci!

b.      Radar memiliki penyebaran sinar yang lebar

c.       Tidak dapat melacak jika perlambatan lebih dari satu

d.      Target besar yang dekat dengan radar dapat memenuhi penerima

e.       Modulasi genggam dapat memalsukan pembacaan sumber gangguan lainnya.

 

C.     SONAR

1.    Pengertian Sonar

Sonar (Singkatan dari bahasa Inggris: sound navigation and ranging), merupakan istilah Amerika yang pertama kali digunakan semasa Perang Dunia, yang berarti penjarakan dan navigasi suara, adalah sebuah teknik yang menggunakan penjalaran suara dalam air untuk navigasi atau mendeteksi kendaraan air lainnya. Sementara itu, Inggris punya sebutan lain untuk sonar, yakni ASDIC (Anti-Submarine Detection Investigation Committee).

Lebih spesifik lagi, teknik sonar dapat digunakan untuk mencari keberadaan suatu objek yang berada di dalam atau dasar laut. Pada peralatan sonar terdapat suatu alat yang memancarkan gelombang bunyi yang merambat dalam air, gelombang bunyi tersebut akan memantul kembali ketika mengenai suatu obyek.

2.    Komponen Sonar

a.    Echo sounder

b.    Hidrofon

c.    Display

3.      Cara Kerja Sonar

Pertama, echo sounder mengemisikan gelombang suara berfrekuensi tinggi. Gelombang suara ini akan merambat dalam air. Jika mengenai obyek seperti ikan, metal, dasar laut atau benda-benda yang lain, maka gelombang suara tadi akan terpantul. Sinyal pantulan akan diterima oleh hidrofon dan ditampilkan oleh display yang menggambarkan karakteristik obyek di bawah air.

Untuk mengetahui lokasi (jarak) dari obyek di bawah air, maka waktu yang dibutuhkan gelombang suara tersebut dapat digunakan untuk mencari jarak panjang gelombang yang ditempuh gelombang suara tersebut. Sedangkan jarak (posisi) aktual  dari obyek tersebut diperoleh dengan membagi dua panjang gelombang λ yang ditempuh.

DAFTAR PUSTAKA

 

Anonim. (t.thn.). LiDAR and RADAR Information. Diambil kembali dari Radat VS LiDAR VS SONAR: https://lidarradar.com/info/radar-vs-lidar-vs-sonar

PUTRA, A. S. (2019, September 2). Diambil kembali dari Perbedaan Radar, Sonar & Lidar: https://arysukmaputra.blogspot.com/2019/09/perbedaan radar-sonar-lidar.html

Solihin, S. R. ( 2017, ). Apa itu Lidar Bagaimana Cara Kerja dan Pemanfaatanya. Diambil kembali dari Septian Official Blog: www.septian.web.id/apa-itu-lidar-bagaimana-cara-kerja-dan-pemanfaatanya/

Sri, F. (2021, Juni 22). Sridianti.com. Diambil kembali dari RADAR : Cara Kerja,Kegunaan,Kelebihan dan Kekurangan: https://www.sridianti.com/contoh-jenis-penggunaan-radar.html#:~:text=Kelebihan%20Radar%3A%20Keuntungan%20utama%20RADAR%2C%20adalah%20memberikan%20kemampuan,air%29%20sehingga%20dapat%20digunakan%20di%20ruang%20dan%20udara.