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1、∃∀∃第卷第期!∀#%飞行器测控学报∃((&&&&年月∋多传感器数据融合在空间目标跟踪中的基本应用宋小全刘湘斌··&)北京跟踪与通信技术研究所北京&&∗+摘要现代防空系统面临的威胁是不断变化的。航空、航天和电子战技术的发展构成了新的空间作战环境。随着空间进攻战术的发展,为了对空间环境作出更好的判断,需要多传感器组网并采用数据融合技术的防空作战系统。数据融合是多源信息处理的一项新技术,将数据融合技术,。引入多传感器目标跟踪系统能提高系统的整体性能可以使系统发挥最大的潜力本文首先分析研究了传感器网之间的各
2、种融合方法的特性和共性。在此基础上,研究了融合算法的一个具体应用。关,键词目标跟踪数据融合融合估计概述空间,,战略防御和战术防御系统的基本功能要求是对空间目标状态的准确估计即对空间目标的跟踪只有在对飞机、导弹、卫星等战略战术目标准确跟踪的前提下才可能对目标进行特性测量、识别和监控。在单台套设备的探测、跟踪能力有限的情况下,利用多台套设备进行数据融合是一种提高探测、跟踪能力的有效途径。,“,,,从军事角度讲数据融合是对来自多源的信息和数据进行检测关联相关估计和综合等多级多方,、”。,面的处理以得到精确的状态和身份估计和完整
3、及时的态势和威胁估计数据融合的应用范围很广在,。,目标跟踪问题中数据融合的应用和融合的形式也是多种多样的从信息来源区分它包括同类传感器之间的融合,。在多传感器空,也包括异类传感器之间的融合中目标监视系统中常采用的传感器为雷达或红,、方位角、,后者由于是,外传感器前者一般能提供球坐标下目标的距离俯仰角被动探测一般仅能提供目。,比如一,标的角度信息首先考虑同类传感器的融合个战区组网雷达间的数据融合也可以有多种融合方式。从目标跟踪算法而言,有航迹融合,点迹融合,或混合融合。航迹融合)分布式融合+是指各传感器在,,跟踪目标时每一扫
4、描周期都采用自己的观测数据更新本站上一周期建立的航迹并及时将更新的航迹数,,据传送到处理中心处理中心融合各地传感器的数据得到全局最优的目标航迹作为最后的跟踪结果向上一级情报中心报告。航迹融合的优点是站与处理中心间的通信量小,中心的数据处理简单,但由于各传感,,器传输到中心的是滤波后的结果通常它并不一定是观测的充分统计量因此处理中心也只能得到近似的全局最优解。∃点迹融合,各传感器只须直接将所有观测量传送到处理中心,由)中心式融合+的概念很简单中心进行全局滤波估计。这种融合方式需要站间较大的通信带宽和中心较强的计算能力,尤其在
5、产生大,。,量虚警的情况下计算量将难以承受但点迹融合方法在不考虑通信损耗的条件下以可利用所有信息进行数据,。,滤波处理得到最优跟踪结果混合式融合是点迹融合与航迹融合的结合即多传感器网中有多个,,形。同等级的处理中心存在各个处理中心融合若干个传感器的观测数据成一个较精确的航迹报告各个,。,中心的航迹报告相互传输以便在各个处理中心形成全局的最优航迹报告在多传感器网中处理中心和,传感器间的通信方式可分为单向传输即各传感器的数据向中心传输双向传输即处理中心在融—,广播式—。合数据之后将融合结果反馈至各传感器传输即各站点的数据均向其
6、它所有站点传输双向,—。一传输中各传感器利用反馈回的全局估计结果代替局部的估计结果以进行下一步的跟踪般双向传输−收稿日期&&一&.一−第期宋小全等多传感器数据融合在空间目标跟踪中的基本应用,,,效果较单向传输好但可靠性降低因为当某一传感器跟踪出现错误此错误必然通过中心传到其它所有,影。,,,传感器响它们的跟踪性能而单向传输则无此顾虑各个传感器独立工作互不干扰可靠性相对较高。另外,在多传感器组网跟踪系统中,各传感器可以同步工作,也可以异步工作,这也导致融合算法的不同。融合算法的形成,1,、上世纪/&年代以来从0系统的
7、需要出发对分布系统的状态估计最佳决策和分布跟踪等稳态理。∗/。论和实验研究已比较深人年23#456等人发表的论文是这方面的代表作论文提出了从局部估计,,并对几种连续系恢复全局估计全局模型和子系统模型应满足的充要条件统导出了分布估计和平滑算。。。法其它一些文献提出了数值稳定性好和更为实用的算法文献7.〕对这些研究作了总结本章从不同的角度出发推导了几种情况下的融合公式。首先我们讨论一般融合算法的推导。,目标跟踪系统中最常用的状态估计滤波算法为89#:9;滤波而融合估计可看作89#:9;滤波的推。<,=。,89#:广考虑两个
8、传感器对一个目标进行观测跟踪<作为处理中心采用9;滤波估计目标状,,,态在每一扫描周期利用本地的观测新息更新已有的航迹随着时间推移<积累了越来越多关于目标的,,。信息只要下次观测与上次观测不是完全相关的则跟踪将越来越接近真实轨迹由于存在另一个空间位,,,,置不同的传感器假设是同步工作的则在每一时刻<除了
