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低高度デジタルインテリジェントネットワークのための統合通信–センシング–ナビゲーション–制御:アーキテクチャ、実現技術、および実験的検証
Jiapeng LI
,
Qixun ZHANG
,
Jinglin LI
,
Dingyou MA
,
Zhiyong FENG
,
Tingyu LI
,
Jiajun HOU
,
DOI:
10.1631/FITEE.2500547
Abstract
低高度経済(LAE)の急速な進展は、断片的なシステムから深く統合された通信、センシング、ナビゲーション、制御機能への根本的なシフトを必要とする。この目的のため、本論文では低高度デジタルインテリジェントネットワーク(LADIN)を包括的なアーキテクチャとして提案し、統合センシング・通信(ISAC)をその3層を広く統一する中核的な技術とする。異種インフラ層では、直交周波数分割多重方式に基づくISAC波形設計を詳述し、二重用途ハードウェアが高速データ伝送と高精度環境センシングを同時に実現できるようにする。インテリジェントデータフュージョン層では、ISACの役割はマルチモーダルフュージョンパラダイムへと拡張され、重要な電磁センシングモダリティを提供する。この層は、プラグイン可能な逆投影アダプタと時空間モデリングを導入することで、統一された時空間特徴空間を構築する。これらのアダプタは、それぞれの観測モデルを逆変換することで、ISAC、光学カメラ、LiDAR(光検出と測距)からの異種データを体系的に統合し、表現の不一致や関連付けの曖昧さを克服する。サービス及び管理層では、この一貫した表現がアルゴリズムプロセスと制御ポリシーを直接駆動する。ISACリソースは動的に割り当て可能なアセットとして仮想化され、特徴空間のリアルタイム状態に応答する閉ループ制御を可能にする。例えば、ライブの状況認識に基づいて基地局の運用モードを再構成することができる。マルチ周波数協調センシングおよびマルチモーダルフュージョンのユースケースを通じた検証により、追跡ロバスト性、風船などのほぼゼロレーダークロスセクションターゲットの検出、都市空域管理のシームレスな運用において大幅な性能向上が示され、将来のLAEシステムにおける深く統合されたISAC中心のアプローチの変革的可能性が確立されたことが結論づけられる。
Keywords
低高度経済;統合センシング・通信;空域管理;無人航空機;サイバーフィジカルシステム
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