Sistem Kendali Autonomous pada UAV

Unmanned Aerial Vehicle (UAV) adalah salah satu jenis robot penjelajah udara tanpa awak. Unmanned Aerial Vehicle (UAV) juga sering disebut dengan nama Pesawat Udara Nir Awak (PUNA). Unmanned Aerial Vehicle (UAV) merupakan kendaraan udara tanpa awak (pilot pengendali) di dalamnya. Karena tidak memiliki awak, UAV harus dikendalikan dari jarak jauh menggunakan remote control dari luar kendaraan atau biasa disebut Remotely Piloted Vehicle (RPV). Selain itu, UAV juga dapat bergerak secara otomatis berdasarkan program yang sudah ditanamkan pada sistem komputernya.

Pada dekade terakhir Unmanned Aerial Vehicle (UAV) banyak diproyeksikan sebagai pengganti awak pilot untuk beberapa misi penerbangan. Dalam rangka memenuhi misi tersebut yang mengharuskan minimalisasi dari intervensi manusia, operasional UAV harus dapat dijalankan secara autonomous, dari level atas yaitu perencanaan gerak tracking waypoint, menuju level loop kontrol pada bagian dalam sistem. Pada level atas hierarki kontrol, algoritma perencanaan gerak tracking waypoint bertugas memberikan aksi gerak terbang UAV dari suatu posisi bebas menuju waypoint selanjutnya. Pada akhirnya algoritma tracking waypoint ini bertanggung jawab mengarahkan UAV menuju titik waypoint yang telah ditentukan sebelumnya mengikuti jalur terbang optimal antara waypoint tersebut.

Untuk menerbangkan sebuah pesawat model UAV secara autonomous, maka dibutuhkan sebuah perangkat autopilot yang dihubungkan dengan GPS. Terdapat banyak jenis autopilot yang dapat digunakan untuk keperluan system UAV seperti Arduflyer 2.5, PX4, DJI Naza, Panda Autopilot dan sebagainya. Pengguna autopilot disesuaikan dengan misi yang akan dilakukan pesawat.

Autopilot memiliki beberapa sensor yang bekerja bersamaan ketika menerbangkan pesawat model, adapun sensor pada autopilot pesawat model adalah sebagai berikut:

a. Sensor AltimeterSensor altimeter adalah sensor yang berfungsi untuk mengukur ketinggian pesawat dari atas permukaan laut. Secara umum sensor ini bekerja mengukur ketinggian pesawat dengan mengukur tekanan udara disekitar pesawat menggunakan barometer ataupun memantulkan radar kea rah target.

b. Sensor IMUIMU atau Inertial Measurement Unit adalahsalah satu instrument yang digunakan pada system navigasi. IMU merupakan suatu unit dalam modul elektonik yang mengumpulkan data percepatan angular dan akselerasi linear, yang kemudian dikirim ke unit proses utama. IMU terdiri dari kombinasi accelerometer (sensor percepatan), Gyroscope (sensor angular) dan Magnetometer untuk mengetahui keberadaan dan pergerakan suatu benda.

AccelerometerAccelerometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur percepatan, mendeteksi dan mengukur getaran (vibrasi), dan mengukur percepatan akibat gravitasi (inklinasi).

GyroscopeGyroscope adalah perangkat untuk mengukur ataumempertahankan orientasi, dengan prinsip ketetapan momentum sudut. Gyroscope bisa mendeteksi gerakan sesuai gravitasi atau dengan kata lain mendeteksi gerakan pesawat.

MagnetometerMagnetometer adalah sebuah sensor pada autopilot pesawat model yang berfungsi sebagai kompas.

Pada autopilot terdapat flight mode atau metode penerbangan yang dapat dipilih sesuai kebutuhan ketika hendak melakukan penerbangan. Setiap autopilot memiliki flight mode yang berbeda-beda tergantung dari jenis autopilot itu sendiri. Beberapa flight mode yang biasa terdapat pada autopilot adalah sebagai berikut:

a. Manual ModePada manual mode, pergerakan pesawat sepenuhnya masih dikendalikan olehpilot menggunakan radio control.

b. Stabilize ModeStabilize adalah metode penerbangan dimana perangkat autopilot akan menjaga level pergerakan pesawat ketika terbang agar tetap stabil.

c. Run to Launch (RTL) ModePada RTL mode, pesawat akan terbang kembali ke titik dimana saat pesawat diterbangkan.

d. Auto ModeAuto mode adalah metode penerbangan dimana pesawat akan terbang mengikuti jalur penerbangan yang telah ditentukan sebelumnya.

e. LoiterLoiter adalah metode penerbangan yang dapat diaktifkan agar pesawat terbang berputar mengelilingi satu titik yang ditentukan pada ground control station.

f. Fly by WireFly by wire menerbangkan pesawat model dengan menggunakan input dari radio control yang dikombinasikan dengan auto mode.

Autopilot menggunakan bantuan perangkat GPS untuk mengetahui koordinat posisi pesawat secara real time ketika terbang. Proses kerja perangkat GPS adalah dengan menerima sinyal dari satelit berupa data posisi dalam koordinat lintang dan bujur. Pada autopilot, GPS di posisikan terpisah, namun ada beberapa autopilot yang memiliki GPS sendiri yang langsung tertanam pada autopilot itu sendiri. Autopilot dengan GPS terpisah terhubung menggunakan kabel. Hal ini berguna agar GPS dapat diposisikan di bagian pesawat yang memiliki sedikit hambatan bagi perangkat GPS dalam menerima sinyal dari satelit.

Wireless Telemetry pada pesawat model UAV berfungsi sebgai media penghubung pesawat model UAV terhadap ground control station (GCS) secara wireless. Adapun data yang akan ditampilkan pada GCS adalah data berupa posisi pesawat pada peta, ketinggian pesawat, kecepatan angina, kemiringan peswat hingga kapasitas batrai yang digunakan sebagai sumber tenaga pada perangkat UAV.

Ground Control Station (GCS) adalah sebuah software yang dipakai pada computer yang digunakan system UAV untuk memberi input dan menerima data dari pesawat model UAV melalui perangkat wireless telemetry. Beberapa GCS yang biasa digunakan pada system UAV adalah Mission Planner, QGround Kontrol, HappyKillMode GCS dan lain sebagainya. Beberapa GCS memiliki kemampuan untuk melakukan rekam flight data yang diperoleh dari sensor-sensor yang terpasang pada perangkat autopilot. Untuk menerbangkan pesawat secara autonomous, rute penerbangan atau waypoint juga dapat ditentukan pada GCS.

Adapun beberapa fitur yang wajib dimiliki sebuah GCS adalah sebagai berikut :

a. Visualisasi Data Pesawatb. Peta Digitalc. Input Waypointd. Autopilot Settinge. Simulasif. Parameter Kontrol Penerbangan

Dewasa ini banyak misi nonmiliter dapat dilakukan oleh pesawat UAV dengan berlatar belakang kemampuan dan keunggulan yang dimilikinya. Penerbangan pesawat UAV untuk keperluan nonmiliter adalah sebagai berikut:

a. Observasi dan penelitian Bumib. Pemantauan areac. Foto Uadara