Control de seguimiento de haz de eje compuesto con predicción de trayectoria de apuntamiento basada en LSTM para...

Área de la Ciencia:

• Ingeniería óptica
• Ingeniería aeroespacial
• Inteligencia artificial

Sus antecedentes:

• El seguimiento estable del haz es crucial para unas comunicaciones láser satelitales fiables.
• Los sistemas de Apuntamiento, Adquisición y Seguimiento (PAT) se enfrentan a desafíos por perturbaciones externas y retrasos del sistema.
• Los sistemas de seguimiento gruesos existentes presentan una baja respuesta dinámica e introducen retrasos en cascada.

Objetivo del estudio:

• Proponer un método de seguimiento híbrido para mejorar el rendimiento del sistema PAT.
• Abordar las limitaciones en la respuesta dinámica, los retrasos en la detección de señales y el retraso de control en las comunicaciones láser satelitales.
• Mejorar la estabilidad y la precisión del seguimiento de las antenas ópticas en entornos dinámicos.

Principales métodos:

• Se implementó un método de seguimiento híbrido que utiliza redes neuronales de memoria a corto plazo (LSTM) para la predicción del apuntamiento terminal.
• Se integró la predicción de apuntamiento basada en LSTM con el seguimiento en bucle cerrado de detector único.
• Se utilizaron trayectorias de apuntamiento históricas para predicciones de apuntamiento terminal a corto plazo.

Principales resultados:

• El método propuesto basado en LSTM mejora la capacidad de seguimiento dinámico y la estabilidad robusta del sistema PAT.
• El método no se ve afectado por errores de predicción orbital y errores de control de actitud del satélite, evitando errores sistemáticos adicionales.
• Las simulaciones y experimentos confirmaron la efectividad del enfoque de seguimiento híbrido.

Conclusiones:

• El método de seguimiento híbrido mejora significativamente el rendimiento de los sistemas PAT en comunicaciones láser satelitales.
• La predicción de apuntamiento basada en LSTM ofrece una alternativa robusta a las previsiones de efemérides para el seguimiento terminal.
• El enfoque integrado conduce a enlaces ópticos más fiables y estables en el espacio.