多传感器信息融合仿真平台的设计与实现

　　1　引言

　　随着科学技术的飞速发展,现代战争已发展到在陆、海、空、天、电磁五维结构中进行。为了获得最佳的作战效果,在现代C3I作战系统中,依靠单传感器提供信息已无法满足作战的需要,必须运用多传感器提供观测数据,实时进行目标发现、优化综合处理,来获取状态估计、目标属性、行为意图、态势评估、威胁分析和辅助决策等作战信息^[1]。

　　多传感器信息融合(Multi-sensor Information Fu-sion)是指对来自多个传感器的数据进行多级别、多方面、多层次的处理,从而产生新的有意义的信息,而这种新信息是任何单一传感器所无法获得的^[2]。在军事领域,信息融合主要包括检测、互联、关联(相关)、状态估计、目标识别、态势描述、威胁估计、传感器管理和数据库等。

　　随着多传感器数据融合技术的发展,数据的配准、关联、相关、估计和融合过程中有很多相对成熟的理论和算法。因此,利用仿真技术构建一个通用的、开放的数据融合仿真平台,便有了它独特的价值。系统提供了目前广泛讨论的多种算法,并留有算法扩展的接口。整个系统通过面向对象技术来实现,由模块化组件构成,具有良好的移植性和可扩展性,为真实C3I项目的开发打下一定基础。

　　2　系统结构

　　按照信息抽象的5个层次,融合可分为5级,即检测级融合、位置级融合、属性(目标识别)级融合、态势评估与威胁评估。从多传感器系统的信息流通形式和综合处理层次上来看,数据融合主要发生在位置级。位置级系统结构模型主要有4种:集中式、分布式、混合式和多级式。

　　集中式结构将传感器录取的检测报告传递到融合中心,在那里进行数据对准、点迹相关、数据互联、航迹滤波、预测和综合跟踪。这种结构的最大优点是信息损失最小,但数据互联较困难,并且要求系统必须具备大容量的处理能力,计算负担重,系统的生存能力也相对较差。

　　分布式结构是当前主流的信息融合结构,原因是它可以以较低的费用获得较高的可靠性和可用性;可减少数据总线的频宽和数据处理的要求;当一个传感器降级,其观测结果对整个多传感器数据融合性能和结果的影响很小。它可以逐步增加要实现自动化功能的数量,而且能使系统结构适应控制中心的操作要求。因此,在设计新的系统时,分布式结构已成为优先选用的方案。它在空中交通管制系统、地基防空系统、海上监视系统和多平台融合系统等已有广泛的应用。

　　分布式结构的特点是:每个传感器的检测报告在进入融合以前,先由它自己的数据处理器产生局部多目标跟踪航迹,然后把处理过的信息送至融合中心,中心根据各节点的航迹数据完成航迹关联和航迹融合,形成全局估计。