Communication–détection–navigation–contrôle intégrés pour les réseaux numériques-intelligents à basse altitude : architecture, technologies habilitantes et validation expérimentale

Jiapeng LI ,  

Qixun ZHANG ,  

Jinglin LI ,  

Dingyou MA ,  

Zhiyong FENG ,  

Tingyu LI ,  

Jiajun HOU ,  

Abstract

L'avancement rapide de l'économie à basse altitude (LAE) nécessite un changement fondamental des systèmes fragmentés vers des capacités de communication, de détection, de navigation et de contrôle profondément intégrées. À cette fin, cet article propose un réseau numérique-intelligent à basse altitude (LADIN) en tant qu'architecture générale, avec la détection et la communication intégrées (ISAC) servant de technologie clé permettant d'unifier ses trois couches de manière omniprésente. Au niveau de la couche d'infrastructure hétérogène, nous détaillons une conception d'onde ISAC basée sur la multiplexage par répartition orthogonale de fréquence, permettant à un matériel à double usage de réaliser simultanément une transmission de données à haute vitesse et une détection environnementale de haute précision. Au sein de la couche de fusion intelligente des données, le rôle de l’ISAC s’étend à un paradigme de fusion multimodale, fournissant la modalité cruciale de détection électromagnétique. Cette couche construit un espace de caractéristiques spatiotemporelles unifié en introduisant des adaptateurs de rétroprojection modulaires et une modélisation spatiotemporelle. Ces adaptateurs intègrent systématiquement des données hétérogènes provenant de l’ISAC, des caméras optiques et de la détection et télémétrie par la lumière (LiDAR) en inversant leurs modèles d’observation respectifs, surmontant ainsi les disparités de représentation et les ambiguïtés d’association. Au niveau de la couche de service et de gestion, cette représentation cohérente pilote directement les processus algorithmiques et les politiques de contrôle. Les ressources ISAC sont virtualisées en actifs dynamiquement allouables, permettant un contrôle en boucle fermée qui répond à l’état en temps réel de l’espace des caractéristiques, comme la reconfiguration des modes opérationnels des stations de base en fonction de la connaissance situationnelle en direct. La validation par le biais d’exemples d’utilisation de détection collaborative multifréquence et de fusion multimodale démontre des gains de performance significatifs dans la robustesse du suivi, la détection de cibles à section radar quasi nulle telles que les ballons, et une gouvernance fluide de l’espace aérien urbain, établissant de manière concluante le potentiel transformateur d’une approche profondément intégrée centrée sur l’ISAC pour les futurs systèmes LAE.

Keywords

Économie à basse altitude;Détection et communication intégrées;Gestion de l’espace aérien;Véhicules aériens sans pilote;Système cyber-physique

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