Pengembangan Fitur Muatan Video Pengamat Dengan Penambahan Estimator Posisi Obyek Sasaran

Muatan video pengamat (surveillance) telah mulai dikembangkan dan diimplementasikan pada produk riset LAPAN di antaranya adalah pada satelit LAPAN TUBSAT dan pesawat tanpa awak untuk alat bantu survey. Berdasarkan mode operasi wahana pembawa (platform) video pengamat yang off nadir dan interaktif (man on the loop) maka diajukan teknik untuk menampilkan informasi secara waktu nyata tentang estimator posisi obyek sasaran pada tampilan video yang disiarkan. Teknik ini juga mencakup pengiriman data dan informasi tentang obyek sasaran secara waktu nyata, sehingga fungsi sistem pengamatan dapat bekerja lebih informatif. Teknik yang digunakan adalah pengembangan dari sistem yang sudah dikembangkan yaitu mengintegrasikan informasi sikap (dari Star Sensor atau IMU - informasi pitch, roll dan yaw) dan GPS. Dengan perangkat On Screen Display yang dapat diprogram, informasi tersebut dapat dioverlay dan ditempatkan pada tampilan data video. Untuk itu diperlukan komputasi penghitungan koreksi dan posisi relatif obyek sasaran pada muatan secara on-board.

Selain itu, kegiatan ini dilakukan untuk mengkaji peluang pengembangan fitur pada sistem muatan video pengamat yang dapat diterapkan pada satelit LAPAN berikutnya. Pada satelit Lapan Tubsat yang berhasil diluncurkan pada tahun 2006, kemampuan video pengamat telah berhasil dioperasikan dan diterima serta ditampilkan oleh stasiun bumi secara waktu nyata sehingga apabila dapat digabungkan dengan estimator posisi obyek sasaran akan menghasilkan suatu sistem pengamatan yang lebih informatif. Selain itu, estimator posisi obyek sasaran dapat dijadikan sebagai informasi awal operator untuk mengendalikan satelit secara interaktif.

Tujuan dari pengembangan yang dilakukan ini adalah untuk melakukan kajian, merancang desain, dan membuat suatu sistem penentu atau estimator posisi obyek sasaran yang dapat bekerja secara waktu nyata untuk diterapkan pada sistem muatan video pengamat.

Beberapa hasil kegiatan pengembangan sistem muatan video pengamatan yang telah dilakukan adalah sebagai berikut :

a. Satelit Lapan Tubsat

Gambar 1 Salah satu hasil rekaman sistem muatan video pengamat pada satelit Lapan Tubsat.

b. RUM – 70

Gambar 2 Salah satu hasil rekaman sistem muatan video pengamat pada RUM-70.

Dari gambar-gambar yang dihasilkan dari perekaman sistem muatan video pengamat tersebut, dapat diperlihatkan bahwa sistem yang dibuat merupakan sistem tampilan keluaran muatan video pengamat yang telah dikembangkan pada RUM – 70 dan akan diimplementasikan pada sistem tampilan keluaran muatan video pengamat satelit Lapan Tubsat dengan penambahan fitur estimator posisi obyek sasaran. Hal tersebut dapat dilakukan dengan menambahkan modul On Screen Display (OSD) yang tidak diimplementasikan sebelumnya pada sistem muatan video pengamat pada satelit Lapan Tubsat. Perbedaannya, OSD yang diimplementasikan pada sistem muatan video pengamat RUM – 70 merupakan OSD yang fix, hanya akuisisi data dari sensor GPSr saja yang ditampilkan dan tampilannya tidak dapat dikustomisasi sesuai dengan kebutuhan. Tetapi, untuk kasus penambahan fitur estimator posisi obyek sasaran ini, diperlukan OSD yang dapat diprogram sehingga parameter-parameter masukan dari sensor GPSr dan IMU dapat diolah lebih lanjut di modul mikrokontroler untuk kemudian dibuat tampilan keluaran sesuai dengan kebutuhan sistem muatan video pengamat yang diinginkan. Selain itu, OSD juga dapat diatur untuk tidak menampilkan teks atau gambar pada sebagian frame video, sehingga frame yang bebas dari teks atau gambar tersebut dapat diolah lebih lanjut.

Gambar di bawah ini merupakan beberapa gambar hasil tangkapan rekaman sistem muatan video pengamat yang telah diberi fitur estimator posisi obyek sasaran dalam bentuk data simulasi :

Gambar 3 Beberapa hasil tangkapan rekaman sistem muatan video pengamat yang dikembangkan.

Program Satellite Technology for Asia-Pacific Region (STAR)

APRSAF menginisiasi sebuah program baru pada APRSAF 15 pada tanggal 8-12 Desember 2008 di Hanoi – Vietnam. Tujuan dari Program STAR ini adalah Pengembangan kapasitas SDM dari instasi dirgatara di komunitas APRSAF dan menambah jumlah satelit untuk keperluan Earth Observation untuk komunitas APRSAF. Beberapa hal yang telah disepakati antara lain Persetujuan kerjasama dalam program satelit APRSAF dengan nama nama Satellite Technology for the Asia-Pacific Region (STAR) Program, Program internasional ini beranggotakan institusi dirgantara dari asia pacific (JAXA, LAPAN, GITSDA, ISRO, KARI, ANGKASA, VAST dan institusi lainnya) dimulai di Sagamihara Campus – JAXA pada bulan April 2009 selama 3 tahun dan mendorong organisasi untuk menyediakan kesempatan meluncurkan satelit mikro, pengoperasian sistem ruas bumi dan instrument payload untuk keperluan tertentu.

Program ini direncanakan selama 3 tahun. Adapun uraian kegiatan program ini adalah sebagai berikut:

* Pelaksanaan seminar tehnology dirgantara khususnya pengembangan satelit

Peserta dibekali pengetahuan dan wawasan untuk menyamakan pandangan tentang pengembangan satelit yang akan dibangun. Materi kuliah disampaikan dalam bentuk teori dan praktek. Peserta juga mendapatkan know how yang tidak ada dalam materi pengajaran, karena dalam seminar juga terjadi diskusi lepas terkait dengan tema pengembangan satelit. Selain seminar, ada pula kegiatan kunjungan fasilitas dan diskusi dengan staf JAXA tentang pengembangan satelit kecil dan besar di lingkungan JAXA (Tsukuba Space Center dan ISAS Sagamihara Campus) dan ikut serta pada Internasional Sympisium on Space Technology and Science yang ke 27 di Tsukuba, Jepang yang diselenggarakan pada tanggal 5 -12 Juli 2009. Pada simposium ini kami berkesempatan untuk menghadiri seminar dengan tema-tema yang menarik tentang pengembanan satelit.

Gambar 1. Salah seorang peserta program STAR dari LAPAN

* Pendefinisian studi sistem satelit Earth Observing (EO STAR)

Dalam rangka pendalaman pengetahuan dan wawasan pengembangan satelit perserta tidak hanya menghadiri seminar tehnologi dirgantara tetapi juga ikut dalam pengembangan msatelitmikro. Pada fase awal ini semua peserta mendefinisikan misi untuk satelit mikro. Dalam rangka menentukan misi Program STAR telah mengeluarkan pengumuman ke luar dan institusi di asia pacific. Tiap instansi dapat mengajukan proposal dalam misi satelit mikro. Beberapa proposal untuk misi satelit mikro adalah sebagai berikut :

* GPS Radio Occultation (Proposer JAXA). Sensor ini untuk mendeteksi profil temperature, kelembaban dan tekana di atmosfer.

* Seismic Detection via Electromagnetic Field Change (Proposer JAXA).
* Optical payload / Imager using pushbroom line scanning technique.

* Demonstration tehnologi komponen-komponen satelit seperti Small Multimode Transponder.

Gambar 2. EO-STAR

* Pendefinisian misi, desain, purchashing of components, pengembangan, integrasi, test, peluncuran dan operasi satelit mikro (Micro STAR)

Kajian ini dapat dijadikan dasar untuk rencana pengembangan satelit pemantauan bumi masa depan diantara instansi kedirgataraan se-Asia Pasific dengan berat 300-500kg. Dari kajian ini akan terjawab permasalahan pemantauan bumi menggunakan satelit EO yang dibutukan oleh negara-negara se Asia Pasific. Dalam kegiatan ini peserta belum membahas banyak tentang studi sistem ini. Peserta hanya mengumpulkan hasil survey kebutuhan satelit di asia pacific untuk keperluan earth observation.

Gambar Micro STAR

Otomatisasi Pengolahan Data MODIS EOS Terra dan Aqua

Sejak satelit Terra (generasi pertama dari EOS (Earth Observing System)) diluncurkan pada tahun 1999 disusul satelit Aqua pada tahun 2002, salah satu datanya (MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometers)) banyak dimanfaatkan untuk keperluan pengamatan dan penelitian daratan, lautan, dan atmosfer bumi. Untuk meningkatkan layanan informasi kepada pengguna, diperlukan sistem yang lengkap mulai dari akuisisi hingga ke distribusi informasi. LAPAN telah berhasil mengintegrasikan suatu sistem hardware dan software yang mampu melakukan akuisisi sampai pengolahan data EOS Terra dan Aqua yang menghasilkan produk level 2. Operasinya memanfaatkan infrastruktur yang berada di Rumpin dan Parepare, dan untuk itu diperlukan sistem yang bekerja secara otomatis.

Sistem otomatisasi pengolahan data MODIS mengintegrasikan antara sistem akuisisi di Rumpin dengan sistem pengolahan di Pekayon dengan memanfaatkan jaringan microwave dan koneksi internet yang telah ada. Otomatisasi sistem penyedia data MODIS EOS Terra dan Aqua adalah modul software terintegrasi yang dioperasikan dan difungsikan untuk mensinergikan sistem akuisisi data MODIS EOS Terra dan Aqua di Pekayon dan Rumpin, mengatasi kelalaian operator dalam proses pengolahan data, termasuk download hasil proses dan upload parameter proses yang diperlukan. Berikut gambar konfigurasi sistem otomatisasi pengolahan data MODIS EOS Terra dan Aqua yang diterapkan.

Dari gambar konfigurasi sistem otomatisasi pengolahan data MODIS EOS Terra dan Aqua dapat dijelaskan lingkup proses otomatisasi sebagai berikut:

1. Download ancillary harian di komputer pengolahan Bangtek Pekayon
2. Arsip ancillary ke database ancillary di Komputer pengolahan Bangtek Pekayon
3. Penerimaan rawdata dari server Seaspace ke komputer server di Rumpin
4. Penerimaan rawdata dari komputer server Rumpin
5. Pengolahan data EOS hingga level 2 serta konversi HDF ke GeoTiff di komputer Bangtek (Pekayon)
6. Penerimaan dan arsip produk olahan MODIS dan output H2G dari komputer pengolahan Bangtek ke komputer penyimpanan PSDAL (Pekayon)
7. Penerimaan dan rawdata di komputer penyimpanan di ILC Pekayon dari komputer server Rumpin
8. Arsip rawdata di komputer server Rumpin

Apa itu HDTV?

HDTV (High Definition Television) merupakan suatu sistem media komunikasi bergambar dan atau bersuara dengan tingkat kualitas ketajaman gambar (resolusi) sangat tinggi. Kualitas gambar yang dihasilkan HDTV mempunyai ketajaman lebih baik (resolusi 1125 baris, dengan 1080 baris aktif), variasi warna, format layar lebar (dengan aspect ratio TV digital 16:9 atau 1,78:1), transmisi data digital berbasis 19,3 megabit per detik dan jumlah piksel hingga lima kali format standar analog PAL.

Gambar 1. Perbedaan aspect ratio NTSC dan HDTV

HDTV adalah istilah yang menyangkut semua aspek, tidak hanya layar TV saja, yang menjamin gambar video yang ditampilkan adalah gambar video definisi tinggi, mulai dari unit kamera video, format sinyal dan cara transmisi, sistem penerima, hingga layar penampil pada ujung belakang.

Sistem broadcast HDTV diidentifikasi dengan tiga parameter utama: ukuran frame, sistem scanning (interlaced scanning dan progressive scanning) dan frame rate.
Kedua gambar ini diperoleh dengan menggunakan kamera yang mempunyai tipe lensa sama dengan kecepatan gerak mobil yang sama. Background kedua gambar tampak jelas, akan tetapi sopir tampak lebih jelas hanya pada gambar dengan teknologi progressive scan.

Penggunaan HDTV untuk Observasi Bumi

Penggunaan kamera video HDTV untuk penginderaan jauh telah dilakukan NASA yang melakukan ujicoba perekaman citra bumi dengan wahana ISS. Untuk melihat seberapa besar potensi HDTV untuk observasi bumi, kita perlu membandingkan HDTV dengan metode akuisisi citra yang telah ada sebelumnya. Perbandingan HDTV dengan video NTSC, Hasselblad dan ESC dapat dilihat pada tabel di bawah ini.

Tabel 1. Kemungkinan Resolusi Digital Maksimum (ukuran piksel dalam m) untuk perbandingan sistem kamera, berdasar pada Geometri ketinggian, lensa dan ukuran asli citra

Sumber: NASA, HDTV Images for Earth Observations and Earth Science Applications

Perbandingan citra yang diperoleh:

Gambar 3. Perbandingan kamera video HDTV dan NTSC

Gambar 4. Perbandingan HDTV dan ESC

Gambar 5. Perbandingan detail citra antara HDTV dan kamera film Hasselblad dengan FOV konstan

Citra HDTV untuk Penginderaan Jauh

HDTV mempunyai resolusi yang cukup baik dan jarak dinamis untuk mencapture gambar yang mungkin digunakan sebagai data inderaja digital. Data ini dapat digunakan untuk aplikasi identifikasi penggunaan lahan (land use) dan tutupan lahan (land cover), dan juga untuk pemetaan lingkungan laut yang dangkal.
Gambar 6. Perbandingan citra SPOT dan HDTV untuk pemetaan fitur batu karang (coral reef)

Potensi Kamera Video HDTV Sebagai Muatan Satelit Lapan A2

Kemungkinan dipasangnya kamera video HDTV pada satelit Lapan A2 cukup besar karena dengan tingkat kemajuan teknologi saat ini, problem format sinyal, komunikasi atau transmisi data, hingga perekaman dan pengolahan data HDTV tidak lagi menjadi penghalang. Semua produk teknologi yang dapat digunakan untuk kepentingan itu, mulai dari kamera HD, modulator/transmitter kanal S, hingga penerima dan penampilnya di bumi telah tersedia di pasaran.

Hal yang perlu diperhatikan dalam rencana pemasangan kamera HDTV pada Lapan A2 adalah logistik daya dan infrastruktur ruangan satelit tersebut. Karena definisinya yang tinggi, kamera video untuk HDTV pada umumnya memiliki tingkat konsumsi daya listrik yang lebih besar daripada kamera video biasa (bisa mencapai dua kali atau lebih). Ukuran fisiknya (volume dan bobot) juga lebih besar dibanding kamera video biasa (volumenya bisa mencapai lima kali lipat dan bobotnya kira-kira 1,5 kali lipat). Dengan demikian, pemasangan kamera HDTV pada satelit Lapan A2 akan membutuhkan ruang yang lebih besar dan konsumsi daya listrik lebih tinggi serta akan menambah bobot hingga sekitar 500 gram dibanding Lapan A1.

Dalam hal pemanfaatan, perlu diingat bahwa kamera video HDTV dirancang hanya untuk memenuhi keperluan visual mata manusia yang memiliki sifat lebih peka terhadap gelap terang daripada terhadap warna atau rona sehingga kamera ini dirancang lebih luwes (adaptif) untuk berbagai kondisi pencahayaan dan tidak terlalu kaku dalam mengambil informasi warna. Kamera video secara umum mengeluarkan data atau sinyal warna yang lebih rendah laju samplingnya daripada sinyal intensitas (gelap-terang). Pada kamera video professional, jika dioperasikan pada modus auto, konsistensi parameter pengukuran seperti lebar iris lensa, lama penyinaran atau shutter speed akan berubah-ubah untuk memperoleh tingkat intensitas yang memenuhi kebutuhan. Dengan demikian, data video tidak sepenuhnya bisa memenuhi kebutuhan penginderaan jauh yang menuntut konsistensi tinggi baik pada metode perolehannya maupun variabel pemotretan/pengukurannya.

Dari hal di atas bisa difahami, walaupun secara visual hasil pemotretan dengan HDTV mirip dengan data SPOT, akan tetapi terkait kebutuhan pengukuran suatu objek baik spasial maupun indeks (vegetasi atau termal), data video belum memenuhi kebutuhan pengukuran yang bersifat standar sebagaimana pada tehnik penginderaan jauh. Jadi, data video dari satelit hanya akan membantu untuk kebutuhan surveillance saja.

Sistem Muatan Video Surveillance & Telemetri Pada Roket

Pada tanggal 30 Nopember 2008 telah dilaksanakan Lomba Uji Muatan Telemetri untuk Roket di Pantai Pandansimo Bantul yang dilenggarakan oleh LAPAN dan diikuti oleh 27 Perguruan Tinggi. Pada saat itu telah dilakukan demo peluncuran roket dengan sistem muatan yang dikembangkan Bidang Bangtekja Pusbangja LAPAN yang berupa video surveillanca & Telemetri.

Sistem muatan di rancangbangun terdiri dari dua kamera video yang menghadap ke atas dan kebawah sejajar badan roket, sistem GPS, sistem timer pengatur kamera, sistem transmisi data dan powernya. Adapun sistem penerima datanya adalah berupa antena dan receiver 2.4 MHz, serta sistem perekaman data video digital.

Skenario sistem akuisisi data video dan GPSnya dilaksanakan sejak mulai peluncuran roket, separasi dan terjun payung hingga jatuh ke tanah, sebagaimana gambar berikut di bawah.

Pelatihan Dasar Teknik Pembuatan Kamera Elektro-Optis Untuk Penginderaan Jauh Satelit

Pusat Pengembangan Pemanfaatan dan Teknologi Penginderaan Jauh (Pusbangja) pada bulan September-Oktober 2008 akan melaksanakan “Pelatihan Dasar Teknik Pembuatan Kamera Elektro-Optis Untuk Penginderaan Jauh Satelit” yang dikoordinatori oleh Bidang Pengembangan Teknologi Penginderaan Jauh (Bangtekja).

Tujuan umum dari kegiatan pelatihan ini adalah untuk meningkatkan kapasitas pengetahuan atau wawasan dan kemampuan teknis dalam pengembangan/pembuatan sensor elektro-optis untuk penginderaan jauh satelit, sedangkan sasarannya adalah memahami dasar-dasar sains kamera elektro-optis, dan memahami langkah-langkah teknis dalam pengembangan/ pembuatan dan pengujian/kalibrasi kamera elektro-optis untuk penginderaan jauh satelit.

Pelatihan ini dilaksanakan di ruang rapat Bidang Bangtekja, Gedung Satca Lt.1. Dalam pelatihan ini Bapak Prof. Dr. Ir. Andrianto Handojo, NI. (Guru Besar Optika – Program Studi Teknik Fisika ITB) ditunjuk sebagai pengajar, sedangkan peserta tidak hanya berasal dari Pusbangja saja tetapi juga dari satuan kerja lain di LAPAN seperti Pusdata dan Pustekelegan. Pelatihan dasar ini akan membahas beberapa materi yang rencananya akan dilaksanakan dalam beberapa kali pertemuan. Pertemuan pertama telah dilaksanakan pada hari Kamis, 4 September 2008. Berikut materi-materi yang akan dibahas dalam pelatihan ini :

1. Dasar Pencitraan
2. Resolusi dan Medan Tajam
3. Beberapa Sistem Optik Pencitra
4. Film Fotografi dan Kamera
5. Pencitraan dengan CCD
6. Detektor Lain dan Sistem Video
7. Lapisan Tipis Optik
8. Pemisah Panjang Gelombang Cahaya
9. Citra Spektral
10. Pencitra pada Satelit dan Pesawat Udara
11. Rancangan Pencitra untuk Satelit Indonesia A-2
12. Diskusi Perangkat Pencitraan.

Pengembangan CanSat untuk Space Edukasi

Cansat adalah istilah dari satelit mini berukuran sebesar kaleng minuman. Program Cansat dimunculkan oleh banyak konsorsium internasional tentang kedirgantaraan dengan tujuan menumbukan minat iptek kedirgantaraan di dunia perguruan tinggi yang dilaksanakan melalui workshop atau lomba antar mahasiswa. Cansat dioperasikan untuk misi tertentu dan diluncurkan melalui roket kecil atau dijatuhkan dari balon udara dengan parasut.

LAPAN akan melaksanakan lomba Cansat antar Perguruan Tinggi di Indonesia, dimana mahasiswa mendisain dan membuat sendiri Cansat-nya, sedang peluncur roketnya akan disediakan LAPAN. Guna mendukung program tersebut telah dilakukan uji coba Cansat yang dibuat oleh Bidang Bangtek Inderaja LAPAN dan diluncurkan dengan Roket Uji Muatan (RUM) LAPAN di Jogya pada tahun 2007 dan di Pameungpeuk-Garut 2 Juli 2008.

Cansat di LAPAN memiliki misi inderaja dan merupakan spin off dari pengembangan payload imager satelit inderaja LAPAN, dimana Bidang Bangtek Inderaja telah menkaji sistem kamera satelit sejak tahun 2005 yaitu sistem CCD, GPS, IMU, kamera kontrol, pemaketan data, mounting kamera, pemrograman OBDH dan embeded computer serta sistem penerima data dan pengolahan data citranya.

Cansat tersebut selain diluncurkan dengan roket, juga terus dikembangkan untuk bisa dibawa dengan wahana pesawat terbang tanpa awak untuk keperluan misi pemetaan atau pemantauan keamanan.