The emerging low-altitude economy has catalyzed the large-scale deployment of unmanned aerial vehicles (UAVs), driving a paradigm shift in environment monitoring, logistics, and emergency response. However, operating within these environments presents notable challenges as pervasive coverage holes, unpredictable interference, and spectrum scarcity. To this end, this article present a communication and control co-design framework to enable a resilient architecture for cellular-connected UAVs. Specifically, we first characterize typical service applications and their stringent performance requirements, followed by a comprehensive analysis of the unique challenges. To bridge the gap between volatile wireless links and rigid flight stability, a three layered architecture is proposed, integrating pre-flight strategic planning, in-flight adaptive action, and system-level resource orchestration. Furthermore, we detail the key enabling technologies for communication and control co-design. Preliminary case studies are proposed to validate that the co-design framework significantly improve the resilience of cellular-connected UAV systems, providing a robust foundation for the evolution of intelligent low-altitude networks.


翻译:新兴的低空经济推动了无人机大规模部署,催生了环境监测、物流和应急响应等领域的范式转变。然而,在低空环境下运行仍面临显著挑战,包括普遍存在的覆盖空洞、不可预测的干扰以及频谱稀缺问题。为此,本文提出一种通信与控制协同设计框架,以实现蜂窝联网无人机的弹性架构。具体而言,我们首先对典型服务应用及其严苛性能需求进行刻画,随后全面分析独特挑战。为弥合易变无线链路与刚性飞行稳定性之间的鸿沟,提出了一种三层架构,融合飞行前战略规划、飞行中自适应调整及系统级资源编排。此外,我们详细阐述了通信与控制协同设计的关键使能技术。初步案例研究验证了所提协同设计框架能够显著提升蜂窝联网无人机系统的弹性,为智能低空网络演进提供了坚实基础。

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