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信息融合系统的典型结构优化为:探讨信息融合系统的典型结构

时间:2023-06-19 理论教育 版权反馈
【摘要】:按照JDL 功能模型,信息融合共分为如图3-5所示的五个层级。图3-5JDL 功能模型零级信号级融合:基于像素/信号级数据关联和特征,对可观测信号或目标状态进行估计和预测。为了更好地理解JDL 模型,可以用人对客观世界的认知过程比喻,生物界人脑认识过程五个阶段中的信息融合过程,贯穿物理域、信息域、认知域,如图3-6所示。

信息融合系统的典型结构优化为:探讨信息融合系统的典型结构

1.功能模型

典型的战场态势生成的核心过程可用JDL 功能模型来描述,它是一个带有反馈的闭环结构。按照JDL 功能模型,信息融合共分为如图3-5所示的五个层级。

图3-5 JDL 功能模型

零级信号级融合:基于像素/信号级数据关联和特征,对可观测信号或目标状态进行估计和预测(与通常所说的雷达、声呐等传感器直接获取的信号处理相对应)。

一级数据级融合:基于对观测数据的推理,完成包括数据配准、数据关联、目标位置和运动参数估计,以及属性参数估计、身份估计等,其结果为更高级别的融合过程提供辅助决策信息(与通常所说的指控多源信息融合与目标综合识别相对应)。

二级态势评估:基于对实体间的关系所做的推理,进行实体状态的估计和预测;主要是指实体间的相互关系,包括敌我双方兵力结构和使用特点,是对战场上战斗力量分配情况的评价过程。

三级威胁评估:对参与者的预先计划、估计或预测的行为对态势造成的影响进行估计与预测,主要评估其对所估计/预测的威胁行为的易感性和易受攻击性。

四级效果评估:自适应数据采集和处理以支持使命任务。通过建立一定的优化指标,对整个融合过程进行实时监控与评价,从而实现多传感器自适应信息获取与处理,以及资源的最优分配,以支持特定的任务目标,并最终提高整个实时系统的性能。

将JDL 功能模型投影到“宙斯盾系统”可以看出,一是雷达专注零级信号处理,二是整个战场态势由指挥决策系统生成。

为了更好地理解JDL 模型,可以用人对客观世界的认知过程比喻,生物界人脑认识过程五个阶段中的信息融合过程,贯穿物理域、信息域、认知域,如图3-6所示(也就是说眼睛是看东西的,真正形成图像的是大脑)。

图3-6 人类大脑认知过程

2.处理结构(www.xing528.com)

针对装甲车辆的信息种类繁多、复杂程度高以及装甲车辆情报保障的需求,根据对抗区域内信息特征(支撑作用、时效性、信息质量、信息维度等),以指挥人员对各平台作战态势一张图的需求为牵引,分析不同层级需求下的信息保障特征,构建打击情报、指挥情报等两级信息融合情报生成体系结构。充分研究信息结构、运行方式、逻辑流程等,在保障两种需求能力的同时,需要保持两种结构的合理性、有效性、相容性以及一体性,充分发挥体系的效能,较大能力地保障指挥员多层级的情报保障需求,以满足不同作战任务的需求。

在装甲车辆协同作战过程中,多源异构信息处理定位是为指挥员既能提供作战指挥情报,也能提供火力打击情报。根据装甲车传感器载荷、通信能力、使用场景等要素,在实际系统构建中信息融合结构可采用分布式体系结构,如图3-7所示。

图3-7 多平台信息融合体系架构示意

1)火力打击情报生成

火力打击情报主要为武器火力打击或武器跨平台火力打击提供情报保障,对数据的实时性和精确性通常要求比较高,一般情况下,为了避免时间延迟而引入误差,通常要求做好两方面工作:一是要求通信带宽高,时延低,可靠性强;二是要求数据处理实时性高,吞吐量大。另外,还要求算法处理模型先进,能够有效保证数据处理的精确性,以确保作战态势的连续性、准确性以及一致性。根据上述分析结果,打击情报融合体系的优点是传感器发现数据不经过任何中间环节直接进入打击情报处理,避免了信息传递带入的延迟误差,保证了数据处理的实时性。

火力级情报处理信息系统主要是对各平台雷达、光电、红外、导航、时统等实时信息的处理,其用途是能够生成实时性、精确性、一致性的打击态势,为指挥人员火力打击提供情报保障。针对其信息输入的实时性较强且在同一区域的特点,多源异构信息融合处理主要以精确定位、目标识别为主,保证数据的合成精度是关键(图3-8)。

图3-8 打击情报融合体系架构

2)作战指挥情报生成

作战指挥情报主要是对指挥员作战决策进行支撑,一般情况下对数据的实时性、精确性要求不太高,主要是能够保证态势的完整性与连续性。作为指挥决策的情报保障,主要以指挥人员为主,通常情况并不需要所有节点都具有需求;特殊条件下,指挥人员可以将重点关注的目标下发到其他节点,并对其进行直接指挥。根据上述分析结果,指挥情报系统的优点是避免大量信息的分发占用带宽,节约了网络资源;另外,对指挥态势的使用还具有一定的保密性。

指挥级情报处理信息体系主要是对上级、友邻以及光电定位、雷达跟踪等专业处理情报的综合处理;其能生成完整、连续、准确的指挥态势,为指挥人员作战指挥提供情报保障;针对其信息输入的实时性不高、目标的区域性比较强等特点,信息处理主要以信息的分类、选择、合并为主,保证数据的关联正确率是关键(图3-9)。

图3-9 指挥情报融合体系架构

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