Integrierte Kommunikation–Sensorik–Navigation–Steuerung für niedrighöhen-digitale-intelligente Netzwerke: Architektur, Ermöglichende Technologien und experimentelle Validierung

Jiapeng LI ,  

Qixun ZHANG ,  

Jinglin LI ,  

Dingyou MA ,  

Zhiyong FENG ,  

Tingyu LI ,  

Jiajun HOU ,  

Abstract

Der rasche Fortschritt der Niedrig-Höhen-Wirtschaft (LAE) erfordert einen grundlegenden Wandel von fragmentierten Systemen zu tief integrierten Kommunikations-, Sensor-, Navigations- und Steuerungsfähigkeiten. Zu diesem Zweck schlägt dieses Papier ein niedrighöhen-digital-intelligentes Netzwerk (LADIN) als übergeordnete Architektur vor, wobei integrierte Sensorik und Kommunikation (ISAC) als Kerntechnologie dienen, die seine drei Schichten durchdringend vereinheitlicht. Auf der heterogenen Infrastrukturschicht erläutern wir ein ISAC-Wellenformdesign basierend auf orthogonaler Frequenzmultiplexierung, das es Dual-Purpose-Hardware ermöglicht, gleichzeitig Hochgeschwindigkeitsdatenübertragung und hochpräzise Umweltwahrnehmung zu realisieren. Innerhalb der intelligenten Datenfusionsebene erweitert sich die Rolle von ISAC zu einem multimodalen Fusionsparadigma und bietet die entscheidende elektromagnetische Sensormodalität. Diese Schicht konstruiert einen einheitlichen raumzeitlichen Merkmalsraum durch Einführung von steckbaren Rückprojektionsadaptern und raumzeitlicher Modellierung. Diese Adapter integrieren systematisch heterogene Daten von ISAC, optischen Kameras und LiDAR, indem sie deren jeweilige Beobachtungsmodelle invertieren und so Darstellungsunterschiede und Assoziationsunklarheiten überwinden. Auf der Service- und Managementebene steuert diese konsistente Repräsentation direkt algorithmische Prozesse und Steuerungspolitiken. ISAC-Ressourcen werden in dynamisch zuweisbare Assets virtualisiert, die eine geschlossene Regelung ermöglichen, die auf den Echtzeitzustand des Merkmalsraums reagiert, wie z.B. die Neukonfiguration der Betriebsmodi von Basisstationen basierend auf einer Live-Situationswahrnehmung. Die Validierung durch mehrfrequente kollaborative Sensorik und multimodale Fusionsanwendungen zeigt signifikante Leistungsgewinne bei der Robustheit der Verfolgung, der Erkennung von nahezu null Radarquerschnittszielen wie Ballons und einer nahtlosen urbanen Luftraumverwaltung, was das transformative Potenzial eines tief integrierten, ISAC-zentrierten Ansatzes für zukünftige LAE-Systeme endgültig bestätigt.

Keywords

Niedrig-Höhen-Wirtschaft;Integrierte Sensorik und Kommunikation;Luftraummanagement;Unbemannte Luftfahrzeuge;Cyber-physisches System

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