R. Arum, S.P.

Satelit yang ada umumnya dilengkapi dengan unit pemantauan kesehatan di dalamnya sebagai bagian dari subsistem. Namun, keduanya sangat erat kaitannya dalam hal perangkat keras dan perangkat lunak. Kesalahan apa pun pada subsistem dapat memengaruhi modul pemantauan kesehatan yang terpasang karena tersambung secara listrik. Oleh karena itu, kami mengusulkan sistem yang disebut Chirper, yang merupakan modul independen dan terisolasi secara elektrik yang memantau kesehatan subsistem penting. Chirper dilengkapi dengan beberapa sensor yang dapat mengukur beberapa parameter, seperti suhu, tegangan bus, arus, dan laju rotasi, satelit pada interval tertentu dan mengirimkannya ke stasiun bumi melalui modul komunikasi independen.

Sistem yang diusulkan tidak hanya hemat energi tetapi juga mengukur parameter kesehatan yang berbeda dari satelit dengan andal. Pekerjaan ini terutama membahas masalah ketahanan dan energi satelit. Dalam naskah ini, kami menyajikan desain keseluruhan Chirper. Kami juga menyediakan
pendekatan baru untuk mengukur tegangan DC di berbagai lokasi satelit dengan cara yang benar-benar terisolasi. Selanjutnya, kami melakukan tes Chirper yang berbeda dalam simulator canggih dan balon helium untuk mengevaluasi kemampuannya.

Naskah ini menganjurkan bahwa Space-IoT adalah pelengkap ideal untuk jaringan dan penerapan IoT terestrial. Satelit kecil dapat mewujudkan visi Space-IoT. Namun, beberapa terobosan teknis perlu dilakukan pada satelit kecil untuk mewujudkan Space-IoT. Kami mengatasi beberapa tantangan utama melalui teori, eksperimen, dan demonstrasi pada satelit di orbit. Dengan hasil yang diperoleh, kami yakin bahwa transformasi revolusioner dapat dilakukan pada satelit kecil untuk memungkinkan Space-IoT dan akan berdampak signifikan pada aktivitas terkait ruang angkasa, baik dalam penelitian maupun pengembangan.

Selesai

Selain subsistem komunikasi, Global Positioning System (GPS) adalah salah satu subsistem penting namun secara signifikan menghabiskan energi di satelit. Meskipun satelit besar biasanya tidak memiliki batasan konsumsi energi untuk subsistem GPS, hal ini tidak terjadi pada satelit mini. Tidak seperti sistem GPS terestrial, ada beberapa tantangan yang dihadapi untuk mendapatkan penetapan posisi pada penerima GPS di luar angkasa. Kecepatan orbit satelit yang tinggi (hingga 7,8 km/s) menghasilkan pergeseran Doppler yang signifikan pada sinyal yang diterima oleh penerima jika dibandingkan dengan satelit terestrial. Akibatnya, penerima harus mencari sinyal GPS dalam rentang frekuensi Doppler yang lebih besar, sehingga meningkatkan durasi perolehan sinyal. Selain itu, visibilitas satelit GPS ke penerima sering berubah karena kecepatan orbit yang tinggi dan periode orbit satelit tempat penerima dipasang. Akibatnya, receiver perlu mencari satelit GPS lebih sering untuk mendapatkan penentuan posisi. Demikian pula, visibilitas satelit GPS akan terpengaruh jika satelit tersebut terjatuh. Karena kendala-kendala ini, teknik konservasi energi seperti siklus tugas menjadi tidak efisien; receiver AKTIF hampir sepanjang waktu, mencari satelit GPS untuk mendapatkan penentuan posisi.

Space-IoT bergantung pada konstelasi ratusan satelit untuk mencapai cakupan global. Gangguan dalam layanan dapat terjadi jika salah satu satelit tidak berfungsi atau berhenti bekerja. Aplikasi tertentu mungkin tidak menanggung risiko seperti itu, terutama di mana satelit biasanya digunakan sebagai saluran komunikasi sekunder. Oleh karena itu, sangat penting untuk memantau kesehatan satelit secara teratur.

Bersambung

Di Space-IoT, node IoT di Bumi diharapkan dapat berkomunikasi dengan satelit (kecil) secara langsung lebih dari ratusan kilometer. Baik node terestrial ini dan satelit di ruang angkasa dibatasi energi. Oleh karena itu, komunikasi tidak hanya harus hemat energi tetapi juga mendukung jarak jauh. Selain itu, kekuatan sinyal yang diterima dan Signal to Noise Ratio (SNR) pada penerima menurun seiring dengan meningkatnya jarak komunikasi.

Selanjutnya, pergeseran Doppler tidak dapat dihindari dalam komunikasi satelit yang terikat pada Orbit Bumi Rendah. Meningkatkan daya transmisi dan mengadopsi antena besar dengan gain tinggi merupakan solusi yang jelas untuk komunikasi yang andal, namun hal ini tidak dapat dilakukan dengan miniaturisasi dan minimalisasi energi sebagai tujuan kami. Salah satu solusi untuk mendukung komunikasi berdaya rendah dan jarak jauh adalah dengan meningkatkan teknik demodulasi untuk memecahkan kode sinyal dengan SNR rendah.

Dalam naskah ini, kami meninjau kembali pendekatan demodulasi dari teknik modulasi yang banyak digunakan – Frequency Shift Keying (FSK). Diusulkan skema untuk mendemodulasi bandpass sampel sinyal FSK yang dipengaruhi oleh pergeseran Doppler dan SNR rendah. Berbeda dengan teknik mutakhir, pendekatan ini tidak mengimbangi pergeseran Doppler tetapi hidup dengannya. Untuk menekan efek Doppler dan meningkatkan SNR sinyal yang diterima, kami menggunakan filter yang cocok dan Operator Energi Teager. Dengan evaluasi ekstensif menggunakan sinyal telemetri aktual dari dua satelit, kami menunjukkan bagaimana teknik yang kami usulkan mengakali skema demodulasi FSK yang canggih.

Bersambung

Satelit kecil adalah landasan Space-IoT. Mereka mewakili platform komputasi seluler tangguh yang memungkinkan aplikasi ruang angkasa berskala besar dengan biaya yang lebih murah dibandingkan satelit yang lebih besar.

RASP >> Jadi teringat sistem satelit yang dibangun oleh Elon Mask.

Space-IoT membutuhkan ratusan atau ribuan satelit kecil yang dapat berkomunikasi langsung dengan berbagai perangkat IoT di Bumi. Namun, akses ke luar angkasa mahal karena tingginya biaya pengembangan dan peluncuran satelit. Miniaturisasi satelit dapat mengurangi biaya peluncuran namun menghadirkan serangkaian tantangan interdisipliner yang harus diatasi. Sumber daya sangat terbatas dalam hal ukuran, massa, dan daya yang tersedia. Untuk mengatasi tantangan-tantangan ini, diperlukan komunitas yang berbeda untuk mendorong desain dan realisasi subsistem miniatur dari satelit kecil.

Kami memetakan visi untuk Space-IoT dan inovasi dalam sistem tertanam dan nirkabel untuk aplikasi Space-IoT. Kami meminta beberapa tantangan penting yang perlu segera diatasi untuk mewujudkan visi Space-IoT. Hal ini menargetkan salah satu pengorbanan paling signifikan – miniaturisasi yang mengarah ke energi terbatas sementara tidak mengorbankan keandalan operasi subsistem. Kami mempertimbangkan tiga subsistem satelit:

Komunikasi, Penentuan sikap, dan Pemantauan kesehatan, untuk menunjukkan saling ketergantungan dan cara-cara baru untuk mengatasinya. Lebih lanjut, kami menjelaskan dengan contoh apa yang kami bayangkan untuk dekade berikutnya untuk memfasilitasi Space-IoT.

Bersambung

Internet of Things (IoT), teknologi terbaru yang telah memungkinkan banyak aplikasi inovatif, telah mendominasi dunia dengan menciptakan sistem dan aplikasi cerdas. Diperkirakan bahwa jumlah gadget yang terhubung di IoT akan berlipat ganda pada tahun 2030 dibandingkan dengan tahun 2020. Dengan demikian, penting untuk mengatasi tantangan utama, seperti skalabilitas, cakupan global di mana-mana, dan konektivitas real-time, yang muncul karena pertumbuhan perangkat IoT yang sangat besar ini.

Namun, memperluas jaringan terestrial yang ada seperti menara seluler ke wilayah yang kurang terlayani di dunia termasuk daerah terpencil, lautan, dan pegunungan, untuk mencapai skalabilitas dan cakupan global bukanlah solusi yang hemat biaya. Di sisi lain, ANTARIKSA dapat menjadi platform yang cocok untuk menyelesaikan sebagian besar masalah yang ada/yang akan datang dalam domain IoT.

Ruang angkasa adalah perbatasan berikutnya untuk inovasi dalam IoT. Ide utamanya adalah menggunakan teknologi ruang angkasa untuk aplikasi IoT. Space Internet of Things (Space-IoT), seperti yang kami sebut, adalah konsep yang melibatkan satelit, atau jaringannya, untuk mengatasi tantangan utama dalam penyebaran IoT terestrial – cakupan global, skalabilitas, dan konektivitas. Space-IoT membuka dunia kemungkinan baru untuk beberapa aplikasi.

Bersambung

INTERNET OF THINGS DI ANTARIKSA

Referensi

Internet of Things in Space: A Review of Opportunities and Challenges from Satellite-Aided Computing to Digitally-Enhanced Space Living – PMC (nih.gov)

Space Internet of Things (Space-IoT) — TU Delft Research Portal

Resume

Kita perlu meninjau peluang dan tantangan komputasi berbantuan satelit menuju kehidupan antariksa ditingkatkan secara digital.

Kemajuan ilmiah dan teknologi didorong oleh Internet of Things (IoT), Machine Learning (ML) dan Artificial Intelligence (AI), komputasi terdistribusi, dan teknologi komunikasi data telah membuka berbagai peluang di banyak bidang ilmiah — mulai dari komunikasi data yang cepat, andal, dan efisien hingga komputasi cloud/edge skala besar dan analitik big data cerdas.

Inovasi dan perkembangan teknologi di bidang ini juga telah membuka banyak peluang dalam industri luar angkasa. Keberhasilan pendaratan penjelajah Perseverance NASA di Mars pada 18 Februari 2021 merupakan lompatan besar bagi umat manusia dalam eksplorasi ruang angkasa. Penelitian dan pengembangan teknologi konektivitas dan komputasi dalam IoT untuk lingkungan luar angkasa/non-terestrial diperkirakan akan menghasilkan manfaat yang signifikan dalam waktu dekat.

Makalah survei ini menyajikan gambaran umum mengenai area tersebut dan memberikan pandangan ke depan mengenai peluang yang dimungkinkan oleh IoT dan teknologi berbasis ruang angkasa. Kami pertama-tama mensurvei perkembangan IoT dan industri luar angkasa saat ini, dan mengidentifikasi tantangan dan peluang utama di bidang ini.

Kami kemudian meninjau teknologi terkini dan mendiskusikan peluang masa depan untuk pengembangan, penerapan, dan integrasi IoT guna mendukung upaya masa depan dalam eksplorasi ruang angkasa.

Bersambung