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Sincronización de Fase Acelerada por Momentum para Formación de Haz Colaborativa de Enjambres de UAV

Autores: Xie, Fei; Li, Longqing; Liu, Chan; Huang, Zhiping; Zhao, Yongjie; Wei, Junyu

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2026

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Acceso abierto

Artículo científico
2026

Sincronización de Fase Acelerada por Momentum para Formación de Haz Colaborativa de Enjambres de UAV


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Robótica

Palabras clave

Formación de haces distribuida
Enjambres de UAV
Alineación de fase portadora
Marco de sincronización
Consenso de Metropolis-Hastings
Pre-compensación de fase

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 1

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Descripción
La formación de haces distribuida en enjambres de UAV requiere una alineación de fase portadora rápida y precisa bajo conectividad escasa y sesgo de fase inducido por la propagación. Este artículo propone un marco de sincronización descentralizado consciente de la física para la formación de haces de enjambres de UAV cuasi-estáticos al integrar el consenso de Metropolis-Hastings acelerado por momento con la pre-compensación de fase asistida por posición. Para preservar la evolución de fase en el manifold circular, se adopta una ley de acoplamiento sinusoidal, mientras que el término de momento mejora la convergencia en gráficos geométricos aleatorios escasos. Se establece además un modelo de propagación para caracterizar cómo la separación geométrica y la incertidumbre de rango se traducen en error de fase residual y pérdida de potencia coherente. Bajo condiciones de señal pequeña, se analiza la estabilidad local y se realizan simulaciones de Monte Carlo para evaluar la convergencia, la precisión de sincronización, la robustez y el rendimiento de enfoque de haz. Los resultados muestran que, a 2.4 GHz con incertidumbre de rango de bajo centímetro, el método propuesto logra una precisión de sincronización sub-longitud de onda mientras proporciona un equilibrio efectivo entre velocidad de convergencia, precisión y complejidad. En comparación con Metropolis-Hastings estándar, métodos de consenso de peso fijo y otros métodos de consenso acelerados, el esquema propuesto converge más rápido en la mayoría de las topologías escasas. Aunque su precisión en estado estacionario es ligeramente inferior a la de métodos predictivos basados en filtros como KF-DFPC en algunos casos, esos esquemas incurren en mayores costos de implementación y computación. Por lo tanto, desde las perspectivas de realización descentralizada y despliegue práctico, el método propuesto es más adecuado para la sincronización de fase ligera en enjambres de UAV distribuidos.

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