Redes de múltiples estaciones base mejoradas con IoT para la vigilancia y el seguimiento en tiempo real de UAV
Autores: Chen, Zhihua; Zhang, Tao; Hong, Tao
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Redes de múltiples estaciones base mejoradas con IoT para la vigilancia y el seguimiento en tiempo real de UAV
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Proliferación
Vehículos aéreos no tripulados
Internet de las Cosas
Nodos de detección
Procesamiento de señales
Precisión en la detección
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
La proliferación de pequeños vehículos aéreos no tripulados (UAV) ágiles ha expuesto los límites de la vigilancia con un solo sensor en el espacio aéreo congestionado. Proponemos un marco de comunicación y detección integrada habilitado por el Internet de las Cosas (IoT-ISAC) que convierte las estaciones base celulares en nodos de detección cooperativos e inteligentes en el borde. Dentro de un diseño de cuatro capas: terminal, borde, plataforma IoT y nube, las estaciones intercambian ecos en bruto y características de bajo nivel en tiempo real, mientras que el registro adaptativo de haz y la sincronización de correlación cruzada mitigan desalineaciones espaciales y temporales. Un pipeline de procesamiento híbrido primero produce estimaciones de nivel de datos gruesos y luego aplica refinamientos a nivel de símbolo, manteniendo una respuesta rápida sin sacrificar la precisión. Las evaluaciones de simulación utilizando formas de onda ISAC de múltiples bandas confirman una alta fiabilidad de detección, latencia subcuadro y operación consciente de la energía en un desorden urbano denso, condiciones climáticas adversas y escenarios de múltiples objetivos. Las pruebas preliminares de hardware validan la viabilidad del enfoque de procesamiento de señales propuesto. El análisis de simulación demuestra una precisión de detección del 85-90% en condiciones óptimas con una latencia de procesamiento de 15-25 ms y una mejora potencial de eficiencia energética del 10-20% a través de la operación cooperativa, pendiente de validación en el mundo real. Al extender la cobertura, suprimir zonas ciegas y apoyar la vigilancia dinámica de UAVs de rápido movimiento, el sistema propuesto proporciona un camino escalable hacia redes de seguridad aérea en ciudades inteligentes, ayudas a la navegación autónoma cooperativa y otras aplicaciones de teledetección que requieren una conciencia situacional ágil y coordinada.
Descripción
La proliferación de pequeños vehículos aéreos no tripulados (UAV) ágiles ha expuesto los límites de la vigilancia con un solo sensor en el espacio aéreo congestionado. Proponemos un marco de comunicación y detección integrada habilitado por el Internet de las Cosas (IoT-ISAC) que convierte las estaciones base celulares en nodos de detección cooperativos e inteligentes en el borde. Dentro de un diseño de cuatro capas: terminal, borde, plataforma IoT y nube, las estaciones intercambian ecos en bruto y características de bajo nivel en tiempo real, mientras que el registro adaptativo de haz y la sincronización de correlación cruzada mitigan desalineaciones espaciales y temporales. Un pipeline de procesamiento híbrido primero produce estimaciones de nivel de datos gruesos y luego aplica refinamientos a nivel de símbolo, manteniendo una respuesta rápida sin sacrificar la precisión. Las evaluaciones de simulación utilizando formas de onda ISAC de múltiples bandas confirman una alta fiabilidad de detección, latencia subcuadro y operación consciente de la energía en un desorden urbano denso, condiciones climáticas adversas y escenarios de múltiples objetivos. Las pruebas preliminares de hardware validan la viabilidad del enfoque de procesamiento de señales propuesto. El análisis de simulación demuestra una precisión de detección del 85-90% en condiciones óptimas con una latencia de procesamiento de 15-25 ms y una mejora potencial de eficiencia energética del 10-20% a través de la operación cooperativa, pendiente de validación en el mundo real. Al extender la cobertura, suprimir zonas ciegas y apoyar la vigilancia dinámica de UAVs de rápido movimiento, el sistema propuesto proporciona un camino escalable hacia redes de seguridad aérea en ciudades inteligentes, ayudas a la navegación autónoma cooperativa y otras aplicaciones de teledetección que requieren una conciencia situacional ágil y coordinada.