【摘 要】
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星地激光通信是实现天基资源和地面资源高速骨干连接的主要手段,具有高速率、宽带宽、抗干扰和高保密性等优势,这也使得激光逐步成为未来星地通信的重要体制之一。但是激光大气传输,会受到大气中云团的吸收和散射、背景光干扰、大气湍流波动等因素的影响,导致激光通信的可靠性下降,对工程化应用形成较大挑战。为保证通信链路可靠性,本文重点研究了基于深度学习的云团变化趋势预测系统。本文基于深度学习提出了云团变化趋势预测
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星地激光通信是实现天基资源和地面资源高速骨干连接的主要手段,具有高速率、宽带宽、抗干扰和高保密性等优势,这也使得激光逐步成为未来星地通信的重要体制之一。但是激光大气传输,会受到大气中云团的吸收和散射、背景光干扰、大气湍流波动等因素的影响,导致激光通信的可靠性下降,对工程化应用形成较大挑战。为保证通信链路可靠性,本文重点研究了基于深度学习的云团变化趋势预测系统。本文基于深度学习提出了云团变化趋势预测系统(Cloud Net1.0),首先利用地面站上空的云图数据集,依据云量和云状标准对云图进行分类,依据分类的结果,在时序序列预测模型基础上,提出基于深度预测网络多层堆叠的云预测模型,并在卷积计算中卷积计算中引入多个大小的卷积核,实验结果显示,在预测时长100s和5%的误差允许条件下,预测准确率达到81%。然后为了验证气象因素对云团变化趋势预测的影响,选取了影响云团生成的4种气象数据,提出了引入气象数据的多输入云团预测模型Cloud Net2.0,实验结果显示,引入气象数据的多输入模型效果优于原始模型,预测准确率在同等条件下也能达到79%,并对实验结果进行了分析。综上所述,本文围绕星地激光通信中链路可靠性的问题展开研究,提出的云团变化趋势预测系统,采用深度学习方法,避免了复杂的物理建模和理论推导过程,通过提前获知云团的变化趋势并调度链路,能够克服云团造成的激光链路中断问题,对提高星地高速骨干链路可靠性具有重要意义。
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