数据融合是指在一定标准下,利用计算机技术实现的信息处理过程可以自动分析和改进按时获得的多个传感器观察信息,以完成所需的决策和估计任务 。
【数据融合一般用什么技术 数据融合是什么意思】
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背景数据集成又称信息集成或多传感器集成,是指利用计算机技术在一定标准下实现的信息处理过程 。该过程可以自动分析和改进按时获得的多个传感器观察信息,以完成所需的决策和估计任务 。随着科学技术的不断发展,未来的战场环境将变得越来越复杂,信息量将成为几何数增长,仍有许多不确定信息和虚假信息 。在这种情况下,数据集成技术的不断发展将大大提高信息处理效率,为战斗决策提供准确、及时、高效的信息应用 。
功能模型数据集成系统是对每个传感器检测到的战斗目标的原始记录,根据组合标准进行自动关系、相关、估计和组合,然后得到目标的状态和身份估计,智能判断战场形势和作战行动所面临的威胁水平 。研究美国国防部实验室协同领导机构 JDL5 在级功能模型的基础上,本文给出了数据集成系统 6 等级功能模型 。数据集成系统 6 一般来说,上级功能模型分为 3 个结合区和 1 个人管理单位 。第 1 区域是数据准备区,重点准备融合前的数据,包括数据预处理和零级联合检测;第一,数据预处理和零级联合检测; 2 区域是目标结合区,检验目标结合解决的关键,包括 1 等级目标状态估计和 2 第一级目标身份判断 3 区域是局势评定区 。重点开展战场局势评价,包括 3 等级趋势评估和 4 等级威胁估计;管理单位专指第一章; 5 等级结合管理主要估计和提高数据集成系统的效率 。1)零级:联合检测 。该级是信号处理级数据集成 。根据组合标准,对预处理信息进行关系,结合检验标准进行判断,形成最优化的检测门限,消除虚拟警报,产生最终检测导出 。2)1 等级:目标状态估计 。该级别的主要任务是对目标进行状态检测 。首先,数据校正由位置结合模块进行(时间) /空间校正、企业转型等));然后将多个传感器测量信息的时间与空间结合起来,获取目标时空位置、速率等基本状态信息,主要工作包括数据校正、互联、跟踪、过滤、预测、航迹关系和航迹结合 。其核心结构为集中式、分布式和混合式 3 种 。3)2 等级:目标身份判断 。本级必须适用目标特征数据库,关键是识别目标身份,根据来自多个传感器的目标识别数据进行整合,从而获得目标身份的协同估计,主要包括像素级结合、特征级结合和判断级结合 。6 等级功能模型 JDL 中 5 级功能模型的目标估计分为目标状态估计和目标身份判断 2 级 。这是因为目标状态估计和身份验证在特征和研究方法的结合上存在一定的差异,所以不适合放在同一水平,这也会增加完成系统结构工程的难度 。4)3 等级:趋势评价 。趋势识别的任务是产生战场综合态势图 。在这一级,主要根据前一级目标位置和身份的结合结果,整合战场地理、气候等环境数据,提供敌我部队的相关情况,并将其结合起来,预测环境和敌军的变化趋势。5)4 等级:威胁估计 。威胁估计与趋势识别过程相似,但更倾向于预测敌方军队和作战行动对我军的威胁 。该级结合在趋势评价的基础上,在敌作战单元特征数据库和战斗条令数据库的支持下,判断对抗的战术意图,估计战斗的规模和水平 , 并作出指示和报警 。主要任务包括:估计: /聚类敌作战能力,战斗意图,判断威胁机会,估计潜在有害随机事件的概率,进行多视图组合评价 。6)5 等级:结合管理 。该级用于对数据集成系统本身进行评估、规划、管理和控制,它是数据集成系统自我约束和自我完善的重要组成部分 。与 JDL 中 5 与等级模型“效果估计”相比,该级别增强了与探测器和趋势显示系统的互动 。根据趋势表示系统,收集用户对生成趋势及其信息需求的建议,调整探测器的空间位置和关键探测区域,可以为趋势评估和威胁估计收集更丰富、更及时、更准确的信息,进而满足 指挥和作 战人员对决 需要市场趋势 。
构造数据集成系统的结构如下:
第 1 结合区构造该组合区包括数据预处理和零级联合检测 。结合时,传感器获得的源数据直接进入第一位 1 区域进行解决,结合结果根据通信系统进入第一步 2 结合区 。数据预处理和联合检测是做好数据融合的前提和基础,其质量直接影响数据融合的速度和质量,因此,最好在传感器端进行数据预处理,而联合检测则由检测平台端充分利用传感器单独进行处理 。联合检测选用分布式处理结构,防止数据通信过多,判断级结合可以在每个检测平台端进行 。
第 2 结合区构造第 2 结合区域重点进行目标判断,包括目标状态判断和身份判断 。由于未来战场空间广阔,地表目标具有明显的区域性,而空间目标则是全球性的,因此,在进行目标判断的同时,判断目标的区域性和全球性,然后对问题进行分散或集中处理,因此第 2 区域结构应为分布式和集中式混合结构。由于区域范围有一定的水平,因此,区域结合节点也有一定的水平,可分为战略区域结合节点、战争区域结合节点和战略整体结合节点 3 个等级 。
第 3 结合区构造结合区主要以第一为基础 2 结合区域目标情况、身份等判断数据,及其环境数据进行趋势评估和威胁估计 。趋势可分为整体趋势和局部趋势,因此,趋势评估和威胁估计也应分为战略、战争、战略、战略 3 级, 如图 4 所示 。从战略角度来看,属于集中结构;在战争、战略层面,属于混合结构 。
管理单位的结构该模块只包含第一个功能模型第一个功能模型 5 级, 其基本功能是评价数据集成系统的整体效率,改进融合算法和结合结构 。该模块可能接触到数据集成系统的各个层次和阶段,甚至需要从趋势表示系统中收集信息 。并对信息收集系统产生一定的影响 。实现这一功能,需要星形结构;为了增加结构的鲁棒性和容错性,为什么不将星形结构升级为网络结构 。
运作数据集成系统的运行,包括运行物理基础和运行机制设计,接下来将进行说明:
系统运行物理基础数据集成系统要处理的信息来自探测器,各组合节点遍布战场,其遍布关系是融合系统的基本运行 。1、结合节点结构结合节点是结合某一类别或某一区域数据的控制部件,每个结合节点都有以下几点 3 基本工作:数据校正:数据校正:数据校正 (时间、空间校正),数据互联, 状态估计与预测 。2、根据数据处理程度,结合节点分类融合节点可分为传感器 /作战单元结合节点、战略结合节点、战争结合节点和战略结合节点 。感应器 /作战单元结合节点是最重要的结合节点,对观察到的信息数据进行原始结合,并得到观察目标的基本判断 。感应器 /作战单元结合节点的数据集成范围仅限于传感器 /作战单位的认知范围 。战略结合节点是较高级别的结合节点 , 其数据集成基于战略范围内的各种传感器 /作战单元结合节点结合处理数据,用于基本判断战略区域范围内的目标、趋势和威胁战略行动的水平 。数据集成范围仅限于战略区域,并限于传感器 /作战单元结合节点与战争结合节点类别之间 。战争结合节点是中级结合节点,其数据集成基于战争范围内的各种战略组合节点和战争级传感器 /作战单元结合节点处理数据,对具有战争价值的目标、战争地区趋势和战争行动的威胁水平作出基本判断 。其数据集成范围仅限于战争地区,并在战争结合节点和战略结合节点之间 。战略结合节点是最先进的结合节点,其数据集成基于战略大局中的战争组合节点和战略传感器 /作战单元结合节点结合处理数据,用于对具有战略地位的目标、战略总体趋势和指导方针的威胁水平作出基本判断 。其数据集成范围包括整个战略全局 。3、组合节点遍布未来战场,数据集成系统的各个组合节点遍布如下 。1)感应器 /作战单元结合节点,一般分布在陆、海、空、天各分战场的各个角落,直接解决战斗中各种传感器检测到的信息数据 。根据观察目标的等级,感应器 /作战单元结合节点具有战术性、战争性或战略性,将数据集成结果传输到战略、战争或战略集成节点 。2)战略结合节点分布在陆、海、空、天各战略区,分析可能影响敌人作战能力和保障能力的陆、海、空战术目标,并对部分战场情况进行评估 , 进行战略威胁估计 。3)战争结合节点分布在陆、海、空、天各战争地区,结合信息包含各战略节点上传的数据,以及战争目标和战争行动信息,敌人在陆、海、空地区对我的作战能力和保障能力构成间接威胁 。4)在未来的作战中,考虑到处理数据的海量性和重要性,战略结合节点应放置在地下工事中,接收来自各种战争组合节点的趋势数据和传感器 /作战单元结合节点检测到的战略信息数据,对战争全局趋势进行评价,对抗作战行动给我们带来的危险水平进行估计,必要时对关键战略目标进行状况和身份判断 。
运行机制数据集成系统的运行应根据数据集成系统的运行情况进行 “时间空间按级串行,目标地区按区并举,实时管理按需调整 。“时空按级串行”是指每个结合节点都要按照先时间进行校准,再次空间校正,最终进行数据集成处理顺序;每个组合的数据流方向应按照数据集成处理顺序进行; “感应器 /作战单元-战略-战略-战略”结合节点的顺序,从基层到高端,以串联的形式进行数据整合 。“目标区域按区并举”是指同一层次结合节点判断每个目标状态的身份 。以及各地区的趋势评价和威胁估计,采用并接形式同步进行 。“实时管理按需调整”是管理单位的运行模式 。“实时管理按需调整”是管理单位的运行模式 。管理单位根据结合数据的使用效果,实时评估战场各节点的特点,并根据战斗或系统的需要,调整和提高各结合节点的融合功能、类别、精度和速率,获取性能良好、运行正常、功效明显的数据集成系统 。
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