第十二講融合系統(tǒng)授課教信息融合原 第十二課程1.共用圖概互操作協(xié)同能2態(tài)勢估態(tài)勢估態(tài)勢感態(tài)勢一3.估估計基本元4方法與思COP/CTP的生2國防科技大學(xué)課態(tài)勢3國防科技大學(xué)課信息融合原 第十二估 態(tài)勢估計以定性估計為主 國防科技大學(xué)電子科學(xué)與課信息融合原 第十二方法發(fā)生了什么 為什么發(fā)生 接著可能發(fā) 對我意味著 我能夠為此什么 么 什么 國防科技大學(xué)電子科學(xué)與課信息融合原 第十二本節(jié)3. 國防科技大學(xué)電子科學(xué)與課第十1.復(fù)雜信息融合系統(tǒng)概述7國防科技大學(xué)課信息融合原 第十二復(fù)雜信息融合系統(tǒng)從案例說融合系統(tǒng)架構(gòu)特工程實現(xiàn)中的要素及示 國防科技大學(xué)電子科學(xué)與課信息融合原 第十二1.從案例說 -復(fù)雜融合系 區(qū) 系統(tǒng)模型示例任 標 2、X-任務(wù)空類間識 3、Z-識別信息空類型識海型號識 敵我識類搜 打z 國防科技大學(xué)電子科學(xué)與課序提序提出定義簡領(lǐng)域、應(yīng)1成員系立運行；成員系立管理；成員系統(tǒng)分布在不同地點，它們之間軍2Kotov企業(yè)應(yīng)3CarlockFenton 4 5Lukasik6關(guān)于聯(lián) 方面“系統(tǒng)的系統(tǒng)”主要解決如何實 系統(tǒng)，C4ISR(控制、指揮、通信、計算 、監(jiān)視和偵察)系統(tǒng)的互操作和協(xié)同信息融合原 第十二復(fù)雜系統(tǒng)的復(fù)雜大系統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)(Internet)、智能交通系統(tǒng)以及綜合 國防科技大學(xué)電子科學(xué)與課信息融合原 第十二“系統(tǒng)之系統(tǒng)”代表性定 國防科技大學(xué)電子科學(xué)與課信息融合原 第十二融合系統(tǒng)架構(gòu)特融合系統(tǒng)架構(gòu)系統(tǒng)資源分散系統(tǒng)組態(tài)動態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成自組體系結(jié)構(gòu)復(fù)雜國防科技大學(xué)課信息融合原 第十二"系統(tǒng)的系統(tǒng)"MarkWMaier1998)A.P.Sage(2001)分別論述“系統(tǒng)的系統(tǒng)”主要特，包括五個方面 地理上分布范圍廣泛，通常不斷發(fā)展和進化，隨著需求變化而發(fā)展和進 國防科技大學(xué)電子科學(xué)與課綜合防空體系IntegratedAir組成：由眾多不同地區(qū)的、半自治成員系統(tǒng)構(gòu)成，成員系統(tǒng)包括監(jiān)視、式監(jiān)測系統(tǒng)、發(fā)射系統(tǒng)、和控制站點、空中監(jiān)視和系統(tǒng)、戰(zhàn)斗機以及防空高等。交互：成員單位通過命令和控制網(wǎng)絡(luò)連接起來，實現(xiàn)地區(qū)級乃至國家級綜合防空體系。作為"系統(tǒng)的系統(tǒng)"運行的綜合防空體系突現(xiàn)新功能和特性。獨立性國防科技大學(xué)課信息融合原 第十二3.實際系統(tǒng)需要將 根據(jù)需求和風(fēng)險，綜合各種設(shè)計模型，并做對比分操作需轉(zhuǎn)化為可執(zhí)行、操作的，具有一定功 將需求分配給已選定的設(shè)計方案中的各功能模的物理實體需要依據(jù)一使得系統(tǒng)設(shè)計師和工 在系統(tǒng)設(shè)計和測試全過程，監(jiān)測技術(shù)性能、風(fēng)險性以師完成如下功能 其他因素（如全生命周期費用 國防科技大學(xué)電子科學(xué)與課信息融合原 第十二系統(tǒng)工作準則設(shè)資源調(diào)度管 運行任務(wù)分一致性解 信息流動轉(zhuǎn)動態(tài)自組織能 目標識別與評信源高效數(shù)據(jù)庫構(gòu)建與更 國防科技大學(xué)電子科學(xué)與課信息融合原 第十二系統(tǒng)工程方 -系統(tǒng)工程的一種示系統(tǒng)驗系統(tǒng)定系統(tǒng)集 初步設(shè) 與測 子系統(tǒng) 實施設(shè) 控 方 系統(tǒng)定 系統(tǒng)設(shè) 系統(tǒng)實 系統(tǒng)測 國防科技大學(xué)電子科學(xué)與課信息融合原 第十二瀑布式開發(fā)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)設(shè)計-開發(fā)-銷售-用戶文檔化和標準化過程，開發(fā)進 國防科技大學(xué)電子科學(xué)與課企業(yè)體系結(jié)構(gòu)的三考慮系統(tǒng)所要完成的功能，并將之分配給計算機網(wǎng)絡(luò)中的人類（有認知能力）、硬件（物理實體）和軟件。的R體系結(jié)構(gòu)中，綜合了互聯(lián)的體系結(jié)構(gòu)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)技術(shù)體系結(jié)構(gòu)，如圖：國防科技大學(xué)課信息融合原 第十二融合的不同 國防科技大學(xué)電子科學(xué)與課DATALevel0Association&Level1Level2InAir LevelDataBase課優(yōu)Level3信息融合原 第十二第十2.管理增效-傳感器管理 國防科技大學(xué)電子科學(xué)與課傳感傳感器和傳感器系統(tǒng)概傳感器管舉國防科技大學(xué)課信息融合原 第十二1.遠基本問接觸時距離傳 操重量觸 國防科技大學(xué)電子科學(xué)與課信息融合原 第十二傳感器本身就是一個決策噪聲源實體 傳感輸介信 判 顯檢測 處 規(guī) 國防科技大學(xué)電子科學(xué)與課信息融合原 第十二傳感偵察與監(jiān) 技 ?無源感知 ?地戰(zhàn)役偵察與監(jiān) ?信 偵察 ?有源感知：主 ?海上（含水下戰(zhàn)術(shù)偵察與監(jiān) ?航微波輻射計技 ?航用 技術(shù)途 電磁波 搭載平源 國防科技大學(xué)電子科學(xué)與課傳感器的主要課國防科技大學(xué)傳感器的主要課國防科技大學(xué)平作傳感器典型傳感空對空戰(zhàn)、識別（敵我識別和 多模 、IRS、TTVIFF、 地地 、圖像/防空戰(zhàn)水下飛機 傳感器交 用ATC 目標的傳感器和ID進行監(jiān) 、前視IR、空中搜 、火控識別 和打擊敵 艦、敵潛的傳感器和ID進行水面和水下監(jiān)視 達、ESM、IRST、水面搜 、聲吶協(xié)同的空中、水上、 拖曳式聲吶基陣、戰(zhàn) 監(jiān)觀 前沿內(nèi)外戰(zhàn)場活動、探測識別移動物 ESM或測 目標獲 、聲吶探測、探測敵方，與我方協(xié) 、消滅敵 震儀、多種成像傳機 大規(guī)?？罩斜O(jiān)視： 、戰(zhàn)斗機控制 監(jiān) 、IFF、ESM和控目標探測 、識別 數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)水 探測 、識別水下目標 水面ESM聲吶基 方潛艇定位、交戰(zhàn)、消滅 信息融合原 第十二典型傳感器 國防科技大學(xué)電子科學(xué)與課信息融合原 第十二傳感器主要作用距時效性和數(shù)分辨率和精和生存能國防科技大學(xué)課信息融合原 第十二典型傳感器偵察與監(jiān)視傳感器的目標特性應(yīng)電磁 機械 目標效目標能量輻 能量反 波、聲波、超聲 局部效 二次效 化學(xué)反人工能 自然能 磁和壓 煙、灰 氣光電傳感 地面戰(zhàn)場傳感信 傳感 輻射 紅外熱像 國防科技大學(xué)電子科學(xué)與課典型傳感器傳感 優(yōu) 缺微波、毫米波 全天候、全天時；低頻段 樹叢；探索 中等分辨率；不隱 圍大；可獲取距離、速度等；可進行成像探測微波、毫米波 全天候、全天時；隱蔽成像、監(jiān)測 ； 相同孔徑時分辨率低 ；大寬帶對干擾敏感；射 頻段 樹叢；探索范圍大 態(tài)定位獲取距離數(shù)據(jù)紅外成像 較高空間和頻譜分辨率；具有隱蔽性；全天時 受 灰塵煙影響；樹 力差；動態(tài)定位獲距離數(shù)據(jù) 可見 高的空間分辨率；具有隱蔽性；直觀便于理解 僅在白天工作，受 灰塵煙、天氣影隱蔽；全天候、全天時；探索范圍大；寬頻 依賴輻射源發(fā)射；多站定位；需要對抗反偵測技術(shù)信 偵 工作；輻射源定位；裝備細節(jié)分析 全天時，不受能見度限制；不受通視條件限制；受氣象條件影響；受聲源發(fā)射速度影響；作用距離有 國防科技大學(xué)課信息融合原 第十二基本概傳感器管理(控制)就是利用有限的傳感器資源,滿足對多個目標和掃描空間的需求,以獲得各個具體特性的最優(yōu)值(如檢測概率,截獲概率,傳感器自身的發(fā)射能力,航跡精度或丟失概率等),并以這個最優(yōu)準則對傳感器資源進行合理科學(xué)的分傳感器管理的問題就是依據(jù)一定的最優(yōu)準則,建立一個易于量化的目標函數(shù)，而后通過優(yōu)化目標函數(shù)選定要工作的傳感器及其工作模式和參數(shù)。本質(zhì)上是一個控制過程。 國防科技大學(xué)電子科學(xué)與課信息融合原 第十二2.傳感器管理(SensorManagement傳感器的選 基本目 決策優(yōu)的地點，將針對具體對任務(wù)限 工作對 環(huán)境保 信息，以恰當?shù)暮腿?式送交給恰當?shù)氖照?，同時 工作平 基本要求屬性覆蓋狀態(tài)需 資源高效利 國防科技大學(xué)電子科學(xué)與課信息融合原 第十二問題傳感器以非固定方式使模式（頻率、帶寬等空間控時間控報告控制（有的文獻中不提 國防科技大學(xué)電子科學(xué)與課信息融合原 第十二管理模式管 空間控 時間控 輸出與報告管控制模式、扇區(qū)的起停時 ?基于目標屬性報告過指定查看扇區(qū)時間，規(guī)定鎖定或 ?按類別、類型 效能等過濾(敵我索目標的時 兩者允許的最大功率發(fā)射周 ?基于空間屬性報告過最小/最大距離限制，高度分層過濾，空間區(qū)域過渡 國防科技大學(xué)電子科學(xué)與課信息融合原 第十二管理適應(yīng)于三類主要的應(yīng)如：允許快速變換監(jiān)測指向和工作模式的電子掃描實現(xiàn)從一個傳感器視野向另一個傳感器視野的有效切換，保持監(jiān)視的連續(xù)性體系效能 國防科技大學(xué)電子科學(xué)與課管理–如：允許快速變換監(jiān)測指向和工作模式的。國防科技大學(xué)課信息融合原 第十二單個平臺上的多傳F-35的有源（AESA）能夠執(zhí)行電子戰(zhàn)（EW）功能及部分CNI（通在F-35上：、光電系統(tǒng)（EOTS）、電子戰(zhàn)系統(tǒng)、CNI系統(tǒng)與外部信息源（例如：數(shù)據(jù)鏈）等各種信息通過運行在處理機（ICP）上的任務(wù)系統(tǒng)軟件完成信息融合，實現(xiàn)對目標綜合識別功能。 國防科技大學(xué)電子科學(xué)與課單個平臺上的多傳國防科技大學(xué)課信息融合原 第十二平臺解決感知信息的互聯(lián)互通問 Air-to- CoAirto-sSA Echelon Surface- Direct 國防科技大學(xué)電子科學(xué)與課戰(zhàn)斗體系的解場精確態(tài)勢信息共享問 of Common 強調(diào)：復(fù)雜系統(tǒng)間的高效管理與科學(xué)國防科技大學(xué)課信息融合原 第十二功能的三個低層控制 中層控制 控制 ?控制傳感器任務(wù)和需 ?如：區(qū)分優(yōu)先級、確 個模 國防科技大學(xué)電子科學(xué)與課操作操作示 目標優(yōu)目標優(yōu)先級處 數(shù)傳感 傳感 目 接 態(tài)傳感 實現(xiàn)模傳感能信息融合原 第十二例子：自主確定目從一個局部問題入問題涉及因方法：各因素的順 國防科技大學(xué)電子科學(xué)與課信息融合原 第十二確定目標優(yōu)先級涉目（軍事）目標類別（敵我友 目標類型（飛機、艦船類型）、目 信息需定位與航跡精度，目標狀態(tài)，濾波協(xié)方 已探測到的目標，搜索空間與扇目標類型 ，距離與速率，離開與接近時 力，與我方距時 火控要目標使用的傳感器 的狀 飛行中制導(dǎo)需要的時國防科技大學(xué)電子科學(xué)與課優(yōu)先分目優(yōu)先化因排ＴＰI１ 追蹤１2Ｈ——根據(jù)指令制導(dǎo)和敵方Ｈ——中，估計信息需（Iｍ）排列目２預(yù)期對其進的方目３4Ｈ—先根據(jù)時機Ｈ—再根據(jù)發(fā)射包絡(luò)息需求（I）目３５Ｈ６Ｈ （Ｔ），目７Ｈ是時機（Ｐ）８Ｕ后是傳感器９Ｕ求（I）排列目ＵＵ4Ｆ——Ｆ——（Ｉ）排列目Ｆ—— 信息融合原 第十二方法基于規(guī)劃論的方基于信息論的方基于模糊邏輯和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方基于隨機集合理論的方基于專家系統(tǒng)的方其它方 國防科技大學(xué)電子科學(xué)與課基于規(guī)劃論主要方法有國防科技大學(xué)課信息融合原 第十二線性對被目標確定傳感器對目標的分配,將卡爾曼濾波器中的誤差協(xié)方差陣的跡作為目標函數(shù)中的代價系數(shù)。利用航跡文件預(yù)測量測性能,估計出每個可能的配對值,并用來計算、分配目標函數(shù)；基于效用函數(shù)的傳感器管理方法,其實際上是一種線性規(guī)劃方法.通過傳感器特性與目標的有效配對以及目標優(yōu)先級的排序,建立線性規(guī)劃的目標函數(shù)；使用布爾矩陣定義一種基于傳感器能力和有效性的傳感器與目標的配對,利用傳感器性能模型預(yù)測傳感器對目標的效能,以便量化各侯選傳感器分配方案的臨界效益 國防科技大學(xué)電子科學(xué)與課線性規(guī)劃方法示 -多傳感器-多目標配T用C傳感器所有可能的分割序列用P表 合理的效用選擇規(guī)劃方法 ?以配對函數(shù)和目標 組 難國防科技大學(xué)課信息融合原 第十二動態(tài)傳感器管理的時間特性并將序列決策過程描述為一般的馬爾可夫決策過程，根據(jù)最終狀態(tài)并反向執(zhí)行確定最小費用的一種遞推算法；將傳感器資源的約束條件修改為期望約束條件,并引入拉格朗日乘子,將多目標動態(tài)規(guī)劃問題解耦成多個單目標動態(tài)規(guī)劃問題；基于最大檢測概率的傳感器管理方法,對單目標檢測具有較小的錯誤率但對多目標檢測錯誤率甚大,原因一旦發(fā)現(xiàn)檢測概率最大的目標,就不再去搜索其它目標了；預(yù)測未來傳感器管理決策的效果進而對傳感器資源進行調(diào)度。將期望的總力作為目標函數(shù)來進行傳感器資源的有效分配； 國防科技大學(xué)電子科學(xué)與課基于信息論主要方法有混合熵（分辨力函數(shù)）國防科技大學(xué)課信息融合原 第十二基于信息論使用期望的熵變(由誤差協(xié)方差陣的范數(shù)描述)作為期望信息增量以確定哪一個目標將被測量,這樣可以使每個采樣間隔獲得的對數(shù)據(jù)融合和傳感器管理建立了概率信息模型,給出了不同情況、關(guān)于目標運動狀態(tài)的信息濾波器,以及對應(yīng)于各種融合結(jié)構(gòu)的離散狀態(tài)分類置信度的信息濾波器。在此基礎(chǔ)上,基于信息熵建立傳感器管理的目標效用函數(shù),形成了傳感器管理的基本框架；使用分辨力增量（基于混合熵）作為線性規(guī)劃目標函數(shù)中傳感 國防科技大學(xué)電子科學(xué)與課基于模糊邏輯和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)利用基于知識推理和模糊決策理論實現(xiàn)了傳感器對目標的分配任務(wù)以改善目標位置、速度和加速度的精度國防科技大學(xué)課信息融合原 第十二基于隨機集合理論利用隨機集合理論將基于信息論的傳感器管理方法推廣到更一般的情況,使得解決更為復(fù)雜的多傳感器多目標系統(tǒng)成為可能,不過這種方法所要解決的數(shù)學(xué)問題也較為復(fù)雜. 國防科技大學(xué)電子科學(xué)與課信息融合原 第十二說。如問題復(fù)雜(傳感器和目標數(shù)廣：引入隨機集 國防科技大學(xué)電子科學(xué)與課信息融合原 第十二傳感器管理系統(tǒng)達到的效果有效利用 國防科技大學(xué)電子科學(xué)與課值得關(guān)注的方異類傳感器傳感器網(wǎng)絡(luò)綜合管理技目前的研定性分析定量說明模型和知識庫評價準國防科技大學(xué)課信息融合原 第十二例：有源無源傳感器協(xié)調(diào) 度無源 有好 性能，有源 min方法：在紅外搜索估計，指示范圍內(nèi)， s.t. 在候選范圍內(nèi)搜索目標，并完成 蹤，提高效率提升系統(tǒng)隱蔽性； 前提：探測范圍兼容，時空一致性良 屬性相進一步：間隙式協(xié)同工作。一旦航跡起 M 效果指 關(guān)機，無源，為防止濾波發(fā) 如圓概 誤差 按照一定準則間隙式工作，完蹤修正 CEP0.7522 國防科技大學(xué)電子科學(xué)與課第十2.管理增效-數(shù)據(jù)管理國防科技大學(xué)課信息融合原 第十二數(shù)據(jù)融合系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)庫功單一模型難以提供融合的解決方多級融合任務(wù)中的數(shù)據(jù)庫支設(shè)計中的注意問 國防科技大學(xué)電子科學(xué)與課信息融合原 第十二融合系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)庫功能 數(shù)據(jù)庫態(tài)勢數(shù)據(jù) 理系*聲 *動態(tài)對 *監(jiān) *航 人機接*紅 *評 智能化*光 *增 文字、圖*更 地圖顯*電子支 措施 *檢*敵我識 *合 * *歸*通 算 評估計*電 性能計 MOE(有效性*其 支持數(shù)據(jù) 量*技能計*經(jīng)驗*技術(shù) 國防科技大學(xué)電子科學(xué)與課信息融合原 第十二典型數(shù)據(jù)庫E-R 數(shù) 關(guān)系數(shù)據(jù) 庫需庫模 面向?qū)ο?地理信息據(jù)模 統(tǒng) 國防科技大學(xué)電子科學(xué)與課目標識別任務(wù)中的數(shù)據(jù)庫載頻脈寬脈沖上升沿時間重頻天線掃描速度ASV與輻射源到達方X=(RF,PW,PRT,PRF,AVS,平臺的電子輻射源有–警戒或搜索–導(dǎo) –制 –火 –引 識別對象的模糊辨識A=(S,N,G,F,國防科技大學(xué)課態(tài)態(tài)估計中的數(shù)據(jù)庫課國防科技大學(xué)防STA計算實現(xiàn)過信息融合原 第十二數(shù)據(jù)庫在融合系統(tǒng)中的應(yīng)說明識的積累 信息對應(yīng)融合分級（4級或 合系級），每一級都應(yīng)有 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)應(yīng)的數(shù)據(jù)管理 管理人統(tǒng)開發(fā)人 操系用硬 國防科技大學(xué)電子科學(xué)與課設(shè)計中注意直效索引效率和效率（更新、插入與重構(gòu)等檢索、查詢（空間、時間、語義實現(xiàn)與管理（靈活的類型、結(jié)構(gòu)、層次合理國防科技大學(xué)課信息融合原 第十二第十2.管理增效-認知管理 國防科技大學(xué)電子科學(xué)與課認知認知管理的提用戶在融合系統(tǒng)中的角認知優(yōu)化包括的功知識的融合粗淺認國防科技大學(xué)課信息融合原 第十二認知管DATALevel0 Level1 Level2 Level3 Sub-object Association InAir 認 Level Data 優(yōu) Management 修正的JDL 國防科技大學(xué)電子科學(xué)與課信息融合原 第十二用戶在各級融合設(shè)計中的 國防科技大學(xué)電子科學(xué)與課信息融合原 第十二認知Datafusion.Combiningandorganizingnumericalentitiesfor Sensorfusion.CombiningdevicesrespondingtoastimulusIF.Combiningdatatocreateknowledge yfusion.PresentingdatasimultaneouslytosupporthumanCognitivefusion.Integratinginuser’smental 國防科技大學(xué)電子科學(xué)與課用戶融合的模型（User-fusionUser-fusionmodel：側(cè)重人的參與國防科技大學(xué)課信息融合原 第十二用戶精煉的 國防科技大學(xué)電子科學(xué)與課用戶在各級融合處理中的Level0:determiningwhatandhowmuchdatavaluetocollectLevel1:determiningthetargetpriorityandwheretolookLevel2:understandingscenariocontextanduserroleLevel3:definingwhatisathreatandadversarialLevel4:determiningwhichsensorstodeployandactivatebyassessingtheutilityofinformationLevel5:designinguserinterface國防科技大學(xué)課信息融合原 第十二認知優(yōu)化應(yīng)包括那有意識的交感：利用算法實現(xiàn)感覺轉(zhuǎn)換，可以改善對信息的理解；時間壓縮與擴張：人類適合理解變化的檢測，通過時間壓縮與擴張技術(shù)可以幫助用戶理解一個展開的戰(zhàn)術(shù)態(tài)勢；否定理加強：否定推理可以克服只尋找支持注意力的集中與發(fā)散：注意力脫離一點，理解更加寬闊的場景。 國防科技大學(xué)電子科學(xué)與課認知優(yōu)化應(yīng)包括那模式變換方法：數(shù)據(jù)形式轉(zhuǎn)化成更加適合人類理解的形式，提高自然視覺處理；不確定性的表示：利用視覺或口語技術(shù)改善不確定性表述。例如：三維圖標表示目標，采用圖標的模糊程度或透明程度來表示目標的不確定性。例子：選自“信息之美”-【英】“圖解力”-【日】木國防科技大學(xué)課信息融合原 第十二信息的多種表現(xiàn)形 -豐富的內(nèi)容簡潔的形 國防科技大學(xué)電子科學(xué)與課信息融合原 第十二不同表現(xiàn)形 國防科技大學(xué)電子科學(xué)與課信息融合原 第十二引起視覺的例子（左-右 國防科技大學(xué)電子科學(xué)與課信息融合原 第十二表現(xiàn)時-空演 國防科技大學(xué)電子科學(xué)與課信息融合原 第十二時間演變的伸縮- 國防科技大學(xué)電子科學(xué)與課知識融合粗定義知識融合一種服務(wù)，它通過對來自分布式信息源的多種信息進行轉(zhuǎn)換、集成和合并等處理，產(chǎn)生新的集成化知識對象，同時可以對相關(guān)的信息和知識進行管理國防科技大學(xué)課異異課信息融合原 第十二數(shù)據(jù)挖掘與知識發(fā)現(xiàn)的基解釋和數(shù)據(jù) 評數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 處 國防科技大學(xué)電子科學(xué)與課第十國防科技大學(xué)課信息融合原 第十二融合性能與典型的指標度評估的原理與步多