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1、声纳信息融合技术研究摘要:声纳信息融合技术在近代得到了广泛的重视,并且在军事领域以及非军事领域得到了越来越广泛的应用。 关键词:声纳信息融合技术应用 :TP242:A:1672-3791(2011)01(c)-0006-01 声纳信息融合技术是对声纳探测信息的综合处理技术,是基于声纳信息融合技术的舰载水声系统必不可上的组成部分和环节,下面通过对声纳信息融合技术的分析,对被动声纳噪声信息的融合方法进行简要探讨和研究。 1信息融合概述 信息融合主要是指多传感器的信息融合技术,早在20世纪70年代以来,多传感器信息融合技术就已经受到人们的广泛关注,并且开始广泛的应用到众多的军
2、事以及非军事领域中。自动目标识别、战地监视和海上监视,以及战略预警和防御等是军事应用的主要方面,而自动控制、生产过程的监控、交通管制、遥感和机器人、医疗诊断以及基于环境的复杂机械维护等便是非军事应用的主要方面。可以将信息融合定义为:将;来自诸多信息源以及许多传感器的信息和数据进行关联、相关以及进行一定的组合,一次来对位置估计和身份估计加以精确的获得,同时对战场的情况和威胁进行实时的较为完整的评价。 1.1信息融合的基本原理 对人脑综合处理复杂问题进行一种功能模拟实际上便是多种传感器的信息融合。相对于经典信号处理方法而言,多传感器信息融合所处理的多传感器信息往往具备极为更复杂的结构层次
3、,并且其能够在数据层、特征层以及决策层等不同层次上出现。 1.2信息融合系统的处理模型 一般的信息融合系统的处理模型中每个模块主要具备八个基本功能,分别是信息源、源数据预处理、目标评估、态势评估、威胁评估、总过程评估、人机接口以及数据库管理系统等八个基本功能。 1.3目标识别级的信息融合 按照信息抽象的五个层次而言,信息融合有五级之分,分别是检测机融合、位置级融合、属性级融合、态势评估,威胁估计。目标识别包括在属性级融合中,其具有三个层次,分别为数据级融合、特征级融合、决策级融合。在进行多传感器融合系统特定的功能应用时,要对传感器的性能、通信带宽、系统的计算能力、资金能力以及期望
4、的准确率等因素综合性的考虑,以确定出最优的那种层次。另外,有时在同一个系统中也可以在不同的融合层次上进行融合。 2声纳信息融合技术及其应用 2.1声纳信息融合技术 声纳信息由于非常容易受到干扰,而且它的信息形式与视觉信息也不一样,这就需要我们对其进行特殊的处理。在实际应用中,往往需要对多部声纳进行运用,结合信息融合技术,便可对多部声纳的相容或者互补信息进行综合的利用,也就是说用信息融合技术对声纳的信息等加以处理就是声纳信息融合技术。 2.2声纳信息融合技术的应用 2.2.1舰载水声系统 舰载水声系统一般包含多部主动以及被动声纳,其中主战声纳至少两部以上。利用信息综合技术对
5、多部声纳的互补信息进行综合性的利用,同时对多传感器的大空间尺度加以利用,便可对多目标的检测、定位以及跟踪能力加以提高。但是,由于这种技术现在大多处于应用的初始阶段,目前也很难进行一定条件下反复的检验工作。因此,还应该在仿真的条件下,对海洋声学环境、敌我战术机动过程以及声纳处理结果等进行一定的融合性能的评估工作。 2.2.2声纳检测数据仿真 海洋声环境仿真、敌我机动态势仿真以及声纳仿真等是声纳检测数据仿真的三大模块。这些模块对水文、声纳以及机动等主要因素加以综合,以接收机的工作特征曲线以及声纳方程作为基础,将拖曳线阵声纳对预案中的每个目标的检测以及定位数据计算出来,同时也可将舰壳圆柱阵
6、计算出来,最后将这些数据提供给信息融合模块并且进行融合处理。下面我们主要对声纳仿真加以简单介绍。 声纳方程通过与声源级、传播损失、目标强度以及干扰级等因素进行一定的联系,可对声纳的输入信噪比进行计算,再通过阵增益以及时间处理增益将声纳输出信噪比推算出来,最后通过接收机的工作特性对虚警概率以及检测概率加以确定。 2.2.3融合性能检验 通过将上报文件以及答案文件加以对比,可对融合效果进行定性以及定量的判定。每个声纳的测量时刻都被记录在答案文件之中,这些时刻的融合结果则包含在上报文件之中。如果上报文件没有某个时刻的全部目标距离以及方位融合结果,那么就表示输入数据率高于融合输出率,也就是
7、所说的“丢时间”。如果上报文件某个时刻对某个目标的距离或者方位,那么就表示融合输出数据不够完整,也就是所说的“丢目标”。通过对“丢时间”和“丢目标”的次数加以统计,便可以对输出数据率进行检验。 3被动声纳噪声信息的融合方法 搜索、发现、跟踪以及对目标进行识别是声纳在舰船中的主要作用。因此,目标运动分析方法经常在舰艇对抗中被加以采用。目前在目标运动分析研究时,多通过声纳测得的目标方位从而对纯方位进行求解,最小二乘估计以及卡尔曼
