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1、清大学学报(自然科学版)3/18一99636ournaTsinghuaUniversity(Sei&Teeh)9期第24~20页年第卷Jl粪第多传感器数据融合模型综述关,,何友彭应宁法大绘,清华大学电子工程系北京1。。084,数据融合模、文摘多传感器数据融合的关键问题是模型设计型主要包括功能结构和数学模。根据数据融合功能层次性和信息流通方式及传输形式,,型把数据融合功能模型分为五级即检测级、跟踪级、属性级、态势级和威胁级。这种划分方法更有利于数据融合技术的研究。在,、、、此基础上详细讨论了前三个级别的系统结构模型数据融合系统的组成相关数据流系统与外部,。环境的界面及各种
2、结构模型的优缺点和应用范围并同时介绍了有关的融合算法关键词多传感器;数据融合;;;功能模型结构模型算法分类号TN72一、、多传感器系统是指由有源和无源这两类传感器(如单基地和双多基地雷达激光探测器辐射仪、电子支援措施(ESM)、电子情报和声传感器等)组成的网络。它们覆盖了整个频谱(从,。微波经毫米波红外直到电光)多传感器数据融合把系统中各个传感器提供的各种数据协调,。,地组合起来形成对周围环境实况高质量的可靠判断即使在环境发生变化系统的部分设备产生技术故障或损坏的情况下也能保持这种判断的最好质量。多传感器数据融合的关键问题是模型设计。数据(信息)融合模型主要包括功能、结
3、构和数学模型川。功能从融合过程出发,描述数据融合包括哪些主要功能、数据库,以及进行数据融合,;时系统各组成部分之间的相互作用过程结构模型从数据融合的组成出发说明数据融合系统的软、硬件组成,相关数据流、系统与外部环境的人机界面;数学模型则是数据融合算法和综合逻辑。本文重点讨论功能和结构模型,并同时介绍一些典型的融合算法。1数据融合系统的功能模型,,文献巨1一3]把多传感器数据融合分为三级本文则根据融合的功能层次把数据融合分为:;;五级第一个层次为检测/判决融合第二个层次为空间(位置)融合第三个层次为属性数据融合;第四个层次为态势评估;第五个层次为威胁估计。第一、二两个层次
4、的数据融合适合于任意,的多传感器数据融合系统后三个层次主要适用于3Cl(情报指挥控制与通讯)系统中的数据’融合。这是一种广义的数据融合功能分级法,它更有利于数据融合技术的研究。这种分级法的功能框图见图1。,,,从处理对象的层次上看第一级属于低级融合它是经典信号检测理论的直接发展是近,,几年才开始研究的领域目前绝大多数多传感器信息融合系统都不存在这一级仍然保持集中:一一;:一一收稿日期19950705修回日期1996。517*国防科研基金资助课题,:多传感器数据融合模何友等型综述15,,。,式检测而不是分布式检测但是分布式检测是未来的发展方向第二和第三级属于中间层次,。,
5、是最重要的两级是进行态势评估和威胁估计的前提和基础实际上融合本身主要发生在前,。三个级别上而态势评估和威胁估计只是在某种意义上与数据融合具有相似的含义闭第四和,,,第五级则是决策级融合即高级融合它们包括对全局态势发展和某些局部形势的估计是3。CI系统指挥和辅助决策过程中的核心内容l第一娜今卜理态势数据库数据校准,动态对象:,第一级处理位置融合第四级处理航迹,:检测判决融合相关门态势评估斧CFAR预滤波,互联,背景分析:,,,采集源最优门限跟踪分级推理,,,雷达融合规则滤波数据库赞RST`:相关管理系统环关ESM二合成.监视签FF,境增加赞EO夕卜,第布娜理更新,:,,声
6、纳,采集管理:,合并其它信息资源可用性威胁估计归栏,任务,意向/机会二方卜钾,,任分务配优先镇二娜,指危示险度与报估计替:,属性融合武器分配,等级分配物理模型,目标瞄准,算法分类,知识模型支持数据库`性能计算人机接口评估计算智能化多媒体性能计算图1数据融合系统功能框图2数据融合系统的结构模型、,因,由于融合本身主要发生在检测跟踪和属性级而在讨论结构模型时仅考虑前三级的融合结构。2.1检测级融合结构模型,,、、从分布检测的角度看检测级融合的结构模型主要有4种川即并行结构分散式结构串行结构和树状结构。,,,。,,N并行结构的分布检测系统见图2(a)N个局部节点SS…S的传感
7、器在收到未经处,,Z,,N,,,Z,,N,理的原始数据yY…Y之后在局部节点分别做出局部检测判决UU…U然后在。。。检测中心通过融合得到全局决策U这种结构应用较为普遍,。分散式空间结构的分布检测系统见图2(b)实际上将并行结构中的融合节点S取消后。U,i(一,2,,,,即得到这种结构每个局部决策1…N)又都是最终决策在具体应用中可按照某,,种规则将这些分离的子系统联系起来看成一个大系统并遵循大系统中的某种最优化准则来确定每个子系统的工作点。19,清华大学学报(自然科学版)9636(9)3Y1251】5国.认,2\性S日5,ZU!U臼检测
