Comunicação–sensoriamento–navegação–controle integrados para redes digitais-inteligentes de baixa altitude: arquitetura, tecnologias habilitadoras e validação experimental

Jiapeng LI ,  

Qixun ZHANG ,  

Jinglin LI ,  

Dingyou MA ,  

Zhiyong FENG ,  

Tingyu LI ,  

Jiajun HOU ,  

Abstract

O rápido avanço da economia de baixa altitude (LAE) exige uma mudança fundamental de sistemas fragmentados para capacidades profundamente integradas de comunicação, sensoriamento, navegação e controle. Para este fim, este artigo propõe uma rede digital-inteligente de baixa altitude (LADIN) como uma arquitetura abrangente, com o sensoriamento e comunicação integrados (ISAC) servindo como a tecnologia principal que unifica onipresentemente suas três camadas. Na camada de infraestrutura heterogênea, detalhamos um design de forma de onda ISAC baseado em multiplexação por divisão ortogonal de frequência, permitindo que hardware de duplo propósito alcance simultaneamente alta velocidade na transmissão de dados e sensoriamento ambiental de alta precisão. Dentro da camada de fusão inteligente de dados, o papel do ISAC se expande para um paradigma de fusão multimodal, proporcionando a modalidade crucial de sensoriamento eletromagnético. Essa camada constrói um espaço unificado de características espaço-temporais ao introduzir adaptadores de retroprojeção plugáveis e modelagem espaço-temporal. Esses adaptadores integram sistematicamente dados heterogêneos do ISAC, câmeras ópticas e detecção e alcance por luz (LiDAR) invertendo seus respectivos modelos de observação, superando assim disparidades de representação e ambiguidades de associação. Na camada de serviço e gerenciamento, essa representação coerente impulsiona diretamente os processos algorítmicos e políticas de controle. Os recursos do ISAC são virtualizados em ativos dinamicamente alocáveis, permitindo controle em malha fechada que responde ao estado em tempo real do espaço de características, como reconfigurar os modos operacionais de estações base com base na consciência situacional ao vivo. A validação por meio de casos de uso de sensoriamento colaborativo multifrequência e fusão multimodal demonstra ganhos significativos de desempenho na robustez do rastreamento, detecção de alvos com seção transversal de radar quase zero, como balões, e governança perfeita do espaço aéreo urbano, estabelecendo conclusivamente o potencial transformador de uma abordagem profundamente integrada centrada no ISAC para futuros sistemas LAE.

Keywords

Economia de baixa altitude;Sensoriamento e comunicação integrados;Gerenciamento do espaço aéreo;Veículos aéreos não tripulados;Sistema ciberfísico

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