Escala de Tiempo en Posicionamiento, Navegación y Sincronización Alternativa: Nuevas Asignaciones Dinámicas de Recursos de Radio y Estrategias de Dirección de Reloj
Autores: Pham, Khanh
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Escala de Tiempo en Posicionamiento, Navegación y Sincronización Alternativa: Nuevas Asignaciones Dinámicas de Recursos de Radio y Estrategias de Dirección de Reloj
Categoría
Gestión y administración
Subcategoría
Gestión de la tecnología y la inovación
Palabras clave
Comunicaciones terrestres y por satélite
Enlaces de datos tácticos
Posicionamiento
navegación y sincronización (PNT)
Detección distribuida
Relojes calificados para el espacio
Conjuntos de relojes
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Las comunicaciones terrestres y por satélite, los enlaces de datos tácticos, la posicionamiento, la navegación y el tiempo (PNT), así como la detección distribuida, seguirán requiriendo un tiempo preciso y la capacidad de sincronizar y difundir el tiempo de manera efectiva. Sin embargo, el suministro de relojes calificados para el espacio que cumplan con los estándares de rendimiento de los Sistemas Globales de Navegación por Satélite (GNSS) es limitado. A medida que crece la conciencia sobre las posibles interrupciones a los GNSS debido a acciones adversarias, la actual dependencia del tiempo a nivel GNSS parece costosa y obsoleta. Esto es especialmente relevante dado los beneficios de desarrollar referencias de escala de tiempo robustas y estables en órbita, especialmente mientras se exploran varias alternativas a los GNSS. La realización a bordo de conjuntos de relojes es particularmente prometedora para aplicaciones como aquellas que proporcionan la difusión bajo demanda de una escala de tiempo de referencia para servicios de navegación a través de una constelación de Órbita Baja Proliferada (pLEO). Este artículo investiga arquitecturas potenciales de redes inter-satélites para coordinar el tiempo y la frecuencia a través de plataformas pLEO. Estas arquitecturas asignan dinámicamente recursos de radio para el transporte de datos de reloj basándose en los requisitos para las formaciones de escala de tiempo pLEO. Además, este trabajo propone un sistema de control basado en modelos para sistemas de cronometraje en red inalámbrica. Visualiza la colocación óptima de información crítica sobre la estimación de la media del conjunto implícito (IEM) a través de un conjunto de relojes de múltiples plataformas, lo que puede ofrecer mejor estabilidad que depender de cualquier miembro único del conjunto. Este enfoque tiene como objetivo reducir el tráfico de datos de manera flexible. Al hacer que el sensor de estimación IEM sea más inteligente y ejecutarlo en la plataforma ancla, al mismo tiempo que se optimiza la dirección de estándares de frecuencia remotos en plataformas participantes, el sistema de control en red puede predecir mejor el comportamiento futuro de los relojes de referencia locales emparejados con osciladores de bajo ruido. Este sistema enviaría entonces información precisa de estimación IEM en momentos críticos para asegurar que se realice una escala de tiempo pLEO común en todas las plataformas participantes. La dirección del reloj es esencial para establecer estas escalas de tiempo, y la efectividad de la realización depende de los intervalos de control seleccionados y las técnicas de dirección. Para mejorar la fiabilidad del rendimiento más allá de lo que la técnica de control Lineal Cuadrático Gaussiano (LQG) existente puede proporcionar, se propone la teoría de control de varianza de costo mínimo (MCV) para las operaciones de dirección de reloj. El proceso de dirección habilitado por la técnica de control MCV impacta significativamente en la fiabilidad del rendimiento general de la escala de tiempo, que es generada por el conjunto a bordo de relojes compactos, ligeros y de bajo consumo. Esto se logra minimizando la varianza del rendimiento aleatorio chi-cuadrado del control LQG mientras se mantiene una restricción sobre su media.
Descripción
Las comunicaciones terrestres y por satélite, los enlaces de datos tácticos, la posicionamiento, la navegación y el tiempo (PNT), así como la detección distribuida, seguirán requiriendo un tiempo preciso y la capacidad de sincronizar y difundir el tiempo de manera efectiva. Sin embargo, el suministro de relojes calificados para el espacio que cumplan con los estándares de rendimiento de los Sistemas Globales de Navegación por Satélite (GNSS) es limitado. A medida que crece la conciencia sobre las posibles interrupciones a los GNSS debido a acciones adversarias, la actual dependencia del tiempo a nivel GNSS parece costosa y obsoleta. Esto es especialmente relevante dado los beneficios de desarrollar referencias de escala de tiempo robustas y estables en órbita, especialmente mientras se exploran varias alternativas a los GNSS. La realización a bordo de conjuntos de relojes es particularmente prometedora para aplicaciones como aquellas que proporcionan la difusión bajo demanda de una escala de tiempo de referencia para servicios de navegación a través de una constelación de Órbita Baja Proliferada (pLEO). Este artículo investiga arquitecturas potenciales de redes inter-satélites para coordinar el tiempo y la frecuencia a través de plataformas pLEO. Estas arquitecturas asignan dinámicamente recursos de radio para el transporte de datos de reloj basándose en los requisitos para las formaciones de escala de tiempo pLEO. Además, este trabajo propone un sistema de control basado en modelos para sistemas de cronometraje en red inalámbrica. Visualiza la colocación óptima de información crítica sobre la estimación de la media del conjunto implícito (IEM) a través de un conjunto de relojes de múltiples plataformas, lo que puede ofrecer mejor estabilidad que depender de cualquier miembro único del conjunto. Este enfoque tiene como objetivo reducir el tráfico de datos de manera flexible. Al hacer que el sensor de estimación IEM sea más inteligente y ejecutarlo en la plataforma ancla, al mismo tiempo que se optimiza la dirección de estándares de frecuencia remotos en plataformas participantes, el sistema de control en red puede predecir mejor el comportamiento futuro de los relojes de referencia locales emparejados con osciladores de bajo ruido. Este sistema enviaría entonces información precisa de estimación IEM en momentos críticos para asegurar que se realice una escala de tiempo pLEO común en todas las plataformas participantes. La dirección del reloj es esencial para establecer estas escalas de tiempo, y la efectividad de la realización depende de los intervalos de control seleccionados y las técnicas de dirección. Para mejorar la fiabilidad del rendimiento más allá de lo que la técnica de control Lineal Cuadrático Gaussiano (LQG) existente puede proporcionar, se propone la teoría de control de varianza de costo mínimo (MCV) para las operaciones de dirección de reloj. El proceso de dirección habilitado por la técnica de control MCV impacta significativamente en la fiabilidad del rendimiento general de la escala de tiempo, que es generada por el conjunto a bordo de relojes compactos, ligeros y de bajo consumo. Esto se logra minimizando la varianza del rendimiento aleatorio chi-cuadrado del control LQG mientras se mantiene una restricción sobre su media.