Predicción de la trayectoria de vuelo de UAV en tiempo real utilizando redes GRU para la evaluación autónoma del sitio
Autores: Kebede, Yared Bitew; Yang, Ming-Der; Shikur, Henok Desalegn; Tseng, Hsin-Hung
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2026
Acceso abierto
Artículo científico
2026
Predicción de la trayectoria de vuelo de UAV en tiempo real utilizando redes GRU para la evaluación autónoma del sitio
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Vehículos aéreos no tripulados
Trayectorias de vuelo
Marco de predicción
GRUs
Datos de sensores
Pronóstico de trayectorias
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Los Vehículos Aéreos No Tripulados (VANT) se han convertido en herramientas esenciales en dominios críticos, incluyendo la inspección de infraestructuras, la monitorización de la seguridad pública, la vigilancia del tráfico, la detección ambiental y el seguimiento de objetivos, gracias a su capacidad para recopilar datos espaciales de alta resolución de manera rápida. Sin embargo, mantener trayectorias de vuelo estables y precisas sigue siendo un desafío significativo, particularmente durante misiones autónomas en entornos dinámicos o inciertos. Este estudio presenta un nuevo marco de predicción de trayectorias de vuelo basado en Unidades Recurrentes Gated (GRUs), diseñado para la predicción de coordenadas de VANT en cuatro dimensiones, Este (X), Norte (Y), Altitud (Z) y Tiempo (T), utilizando datos históricos de vuelo de sensores. El rendimiento del modelo fue validado sistemáticamente en comparación con arquitecturas tradicionales de Redes Neuronales Recurrentes. En datos de prueba no vistos, el modelo GRU demostró una mayor precisión predictiva en la predicción de un solo paso, logrando un MAE de 0.0036, un Error Cuadrático Medio (RMSE) de 0.0054 y un (R2) de 0.9923. Crucialmente, en la predicción a múltiples pasos diseñada para simular desafíos del mundo real como las interrupciones de GPS, el modelo GRU mantuvo una estabilidad excepcional y un bajo error, confirmando su resistencia a la acumulación de errores. Los hallazgos establecen que el modelo basado en GRU es una solución altamente precisa, computacionalmente eficiente y confiable para la predicción de trayectorias de VANT. Este marco mejora la navegación autónoma y apoya directamente la integridad de los datos requeridos para la cartografía fotogramétrica de alta fidelidad, asegurando una evaluación confiable del sitio en entornos complejos y dinámicos.
Descripción
Los Vehículos Aéreos No Tripulados (VANT) se han convertido en herramientas esenciales en dominios críticos, incluyendo la inspección de infraestructuras, la monitorización de la seguridad pública, la vigilancia del tráfico, la detección ambiental y el seguimiento de objetivos, gracias a su capacidad para recopilar datos espaciales de alta resolución de manera rápida. Sin embargo, mantener trayectorias de vuelo estables y precisas sigue siendo un desafío significativo, particularmente durante misiones autónomas en entornos dinámicos o inciertos. Este estudio presenta un nuevo marco de predicción de trayectorias de vuelo basado en Unidades Recurrentes Gated (GRUs), diseñado para la predicción de coordenadas de VANT en cuatro dimensiones, Este (X), Norte (Y), Altitud (Z) y Tiempo (T), utilizando datos históricos de vuelo de sensores. El rendimiento del modelo fue validado sistemáticamente en comparación con arquitecturas tradicionales de Redes Neuronales Recurrentes. En datos de prueba no vistos, el modelo GRU demostró una mayor precisión predictiva en la predicción de un solo paso, logrando un MAE de 0.0036, un Error Cuadrático Medio (RMSE) de 0.0054 y un (R2) de 0.9923. Crucialmente, en la predicción a múltiples pasos diseñada para simular desafíos del mundo real como las interrupciones de GPS, el modelo GRU mantuvo una estabilidad excepcional y un bajo error, confirmando su resistencia a la acumulación de errores. Los hallazgos establecen que el modelo basado en GRU es una solución altamente precisa, computacionalmente eficiente y confiable para la predicción de trayectorias de VANT. Este marco mejora la navegación autónoma y apoya directamente la integridad de los datos requeridos para la cartografía fotogramétrica de alta fidelidad, asegurando una evaluación confiable del sitio en entornos complejos y dinámicos.