Predicción de Memoria a Largo y Corto Plazo Convolucional para el Seguimiento de Trayectorias de Vehículos Operados Remotamente en Formación de Líder-Seguido Sujeto a Latencia de Comunicación y Sensores en Presencia de Perturbaciones Externas
Autores: Pérez-Alvarado, Milton Eduardo; Gómez-Espinosa, Alfonso; González-García, Josué; García-Valdovinos, Luis Govinda; Salgado-Jiménez, Tomás
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Predicción de Memoria a Largo y Corto Plazo Convolucional para el Seguimiento de Trayectorias de Vehículos Operados Remotamente en Formación de Líder-Seguido Sujeto a Latencia de Comunicación y Sensores en Presencia de Perturbaciones Externas
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Subcategoría
Diseño de equipos y herramientas
Palabras clave
Comunicación
Submarina
Memoria a Largo y Corto Plazo Convolucional
ROVs
Seguimiento de trayectorias
Predictores
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 19
Citaciones: Sin citaciones
Hoy en día, las operaciones colaborativas entre Vehículos Operados Remotamente (ROVs) enfrentan considerables desafíos, particularmente en esquemas de líder-seguidor. El entorno submarino impone limitaciones a los módems acústicos, lo que lleva a velocidades de transmisión reducidas y un aumento de la latencia en la transmisión de posición y velocidad de los ROV. Esto complica la comunicación efectiva entre los ROV. Se han empleado métodos tradicionales, como los predictores de Mínimos Cuadrados Recursivos (RLS) y el filtro de Kalman, para abordar estos problemas. Sin embargo, estos enfoques tienen limitaciones para manejar patrones no lineales y perturbaciones en entornos submarinos. Este artículo presenta un predictor de Memoria a Largo y Corto Plazo Convolucional (ConvLSTM) diseñado para mejorar la comunicación y el seguimiento de trayectorias entre ROV en un esquema de líder-seguidor. El ConvLSTM propuesto tiene como objetivo abordar las deficiencias de los métodos anteriores adaptándose de manera efectiva a las condiciones variables, incluidas las corrientes oceánicas, los retrasos en la comunicación y las interrupciones de señal. Se realizaron simulaciones para evaluar el rendimiento de ConvLSTM y compararlo con otros predictores avanzados, como el Perceptrón Multicapa (MLP) y la Memoria a Largo y Corto Plazo (LSTM), bajo diferentes condiciones. Los resultados demostraron que ConvLSTM logró una mejora del 13.9% en el seguimiento de trayectorias, superando a otros predictores en escenarios que replican condiciones reales submarinas y comunicación entre múltiples vehículos. Estos resultados destacan el potencial de ConvLSTM para mejorar significativamente el rendimiento y la estabilidad de las operaciones colaborativas de ROV en entornos submarinos dinámicos.
Descripción
Hoy en día, las operaciones colaborativas entre Vehículos Operados Remotamente (ROVs) enfrentan considerables desafíos, particularmente en esquemas de líder-seguidor. El entorno submarino impone limitaciones a los módems acústicos, lo que lleva a velocidades de transmisión reducidas y un aumento de la latencia en la transmisión de posición y velocidad de los ROV. Esto complica la comunicación efectiva entre los ROV. Se han empleado métodos tradicionales, como los predictores de Mínimos Cuadrados Recursivos (RLS) y el filtro de Kalman, para abordar estos problemas. Sin embargo, estos enfoques tienen limitaciones para manejar patrones no lineales y perturbaciones en entornos submarinos. Este artículo presenta un predictor de Memoria a Largo y Corto Plazo Convolucional (ConvLSTM) diseñado para mejorar la comunicación y el seguimiento de trayectorias entre ROV en un esquema de líder-seguidor. El ConvLSTM propuesto tiene como objetivo abordar las deficiencias de los métodos anteriores adaptándose de manera efectiva a las condiciones variables, incluidas las corrientes oceánicas, los retrasos en la comunicación y las interrupciones de señal. Se realizaron simulaciones para evaluar el rendimiento de ConvLSTM y compararlo con otros predictores avanzados, como el Perceptrón Multicapa (MLP) y la Memoria a Largo y Corto Plazo (LSTM), bajo diferentes condiciones. Los resultados demostraron que ConvLSTM logró una mejora del 13.9% en el seguimiento de trayectorias, superando a otros predictores en escenarios que replican condiciones reales submarinas y comunicación entre múltiples vehículos. Estos resultados destacan el potencial de ConvLSTM para mejorar significativamente el rendimiento y la estabilidad de las operaciones colaborativas de ROV en entornos submarinos dinámicos.