Perencanaan Jalur Kooperatif Multi-UAV Menggunakan Metode Hibrida CA* DAN ADOPSO

Abstract

Perencanaan lintasan multi-UAV tidak hanya memerlukan lintasan yang bebas dari rintangan, tetapi juga koordinasi antar-UAV agar konflik selama pergerakan dapat dihindari. Cooperative A* (CA*) menangani kebutuhan tersebut melalui pencarian pada ruang-waktu dan mekanisme reservation table. Namun, lintasan CA* masih mengikuti pusat cell grid sehingga jarak tempuh dan perubahan arah masih dapat diperbaiki. ADOPSO memiliki kemampuan untuk mengoptimalkan lintasan, tetapi pada penerapan non-cooperative setiap UAV direncanakan secara independen sehingga keamanan antar-UAV belum menjadi bagian dari proses perencanaan. Penelitian ini mengintegrasikan CA* dan ADOPSO untuk meningkatkan kualitas lintasan multi-UAV dengan tetap mempertahankan keamanan terhadap rintangan dan konflik antar-UAV. CA* digunakan untuk membentuk lintasan awal berdasarkan posisi dan timestep, sedangkan ADOPSO mengoptimalkan posisi key-point di dalam cell asal tanpa mengubah urutan cell, timestep, dan aksi wait yang telah ditentukan oleh CA*. Pengujian dilakukan melalui simulasi pada lingkungan dua dimensi berukuran 4 m × 4 m yang direpresentasikan dalam grid 40 × 40 dengan ukuran cell 0,10 m. Crazyflie 2.0 digunakan sebagai acuan ukuran fisik UAV dengan radius aman 0,0969 m. Kinerja CA*+ADOPSO dibandingkan dengan CA*, HCA*,WHCA*, dan CA*+PSO pada variasi kerapatan rintangan, jumlah UAV, posisi target, serta ukuran rintangan. ADOPSO non-cooperative juga diuji untuk melihat pengaruh mekanisme kooperatif terhadap keamanan lintasan. Hasil pengujian menunjukkan bahwa CA*+ADOPSO menghasilkan lintasan yang lebih pendek dan total sudut belok yang lebih kecil dibandingkan CA*, HCA*, dan WHCA* pada keseluruhan variasi pengujian. Secara keseluruhan, panjang lintasan CA*+ADOPSO sebesar 4,3393 ± 0,0459 m, sedangkan CA* sebesar 4,6502 ± 0,0537 m atau berkurang sekitar 6,69%. Total sudut belok CA*+ADOPSO sebesar 9,2180 ± 0,5937 rad, sedangkan CA* sebesar 14,1800 ± 0,7961 rad atau berkurang sekitar 34,99%. Dibandingkan CA*+PSO, kedua metode menghasilkan panjang lintasan yang hampir sama, tetapi CA*+ADOPSO memiliki total sudut belok yang sedikit lebih kecil. Perbandingan dengan ADOPSO non-cooperative memperlihatkan perbedaan antara efisiensi lintasan individual dan keamanan multi-UAV. ADOPSO menghasilkan lintasan individual yang lebih pendek dengan waktu komputasi yang lebih kecil, tetapi konflik antar-UAV ditemukan pada 75,91% pengujian. Sebaliknya, konflik antar-UAV tidak ditemukan pada CA*+ADOPSO, meskipun panjang lintasan dan waktu komputasinya lebih besar. Hasil tersebut menunjukkan bahwa integrasi CA* dan ADOPSO dapat memperbaiki panjang dan perubahan arah lintasan CA* sekaligus mempertahankan koordinasi antar-UAV selama pergerakan.