隨著技術(shù)的發(fā)展,傳感器逐步被應(yīng)用到各個領(lǐng)域?,F(xiàn)今各國軍隊已經(jīng)擁有了多種多樣的傳感器,作為軍事系統(tǒng)的眼睛,傳感器到?jīng)Q策層這樣一個軍事回路決定著軍事決策、判斷和行動的準(zhǔn)確和快速性。
總體來說,目前的傳感器分為兩類,第一類是有源的,也就是主動輻射信號進(jìn)行目標(biāo)探測,典型的如雷達(dá)和激光探測器。第二類則是無源的,依靠對方輻射的信號確定目標(biāo)各類要素,典型的有無源雷達(dá),紅外感應(yīng)器和光學(xué)照相機(jī)。傳感器數(shù)目眾多,但在不同類型之間大多處于各自為戰(zhàn)的局面,大大局限了探測范圍和探測精度,把這些傳感器的探測結(jié)果融合到指揮專網(wǎng)上進(jìn)行綜合處理,這就是未來指揮作戰(zhàn)體系的發(fā)展方向——多傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù)。
為什么要融合?
既然一個傳感器能夠探測到所有范圍,為什么要進(jìn)行融合呢?答案很簡單,不同的傳感器可以優(yōu)勢互補(bǔ),效能倍增。舉例來說,預(yù)警機(jī)和戰(zhàn)斗機(jī)使用的L、S和X波段雷達(dá)一般波長位于分米到毫米數(shù)量級,而隱身飛機(jī)對這些波段的雷達(dá)隱身效果極佳,因此很難發(fā)現(xiàn)。但對米級波段的雷達(dá)隱身效果就很差,飛機(jī)很多部件會和米波產(chǎn)生共振,釋放出極大的回波,因此隱身飛機(jī)對米波隱身是無效的,但米波雷達(dá)因波長太長,分辨率極低,無法看出回波具體目標(biāo)。這兩個雷達(dá)進(jìn)行數(shù)據(jù)融合后,就可以先用米波雷達(dá)進(jìn)行測量,發(fā)現(xiàn)疑似目標(biāo)后再使用預(yù)警雷達(dá)探測,如果在該地沒有發(fā)現(xiàn)目標(biāo),就可以判定該處可能有隱身飛機(jī),從而顛覆隱身飛機(jī)作戰(zhàn)的物理基礎(chǔ)。
通常來說,多傳感器融合由于實現(xiàn)了優(yōu)勢互補(bǔ),在指揮專網(wǎng)得到的數(shù)據(jù)量要比遍布戰(zhàn)場的單傳感器多的多,且探測精度更高,目標(biāo)性質(zhì)更加明確。還可以根據(jù)融合結(jié)果脫離數(shù)據(jù)層面的單純探測,在決策層綜合判斷整個戰(zhàn)場態(tài)勢,實現(xiàn)指揮控制智能化、最優(yōu)化。
怎樣進(jìn)行融合?
一個多傳感器數(shù)據(jù)融合系統(tǒng)分為兩個級別的處理功能,在第一級別,主要是數(shù)據(jù)方面的處理,得到數(shù)字結(jié)果(如位置、速度、目標(biāo)類型)。在第二個級別,處理主要是符號處理,處理更為抽象(如威脅,意圖,目的),假設(shè)系統(tǒng)用幾個傳感器同時監(jiān)視同一空域中不同類型運動目標(biāo),當(dāng)可獲得數(shù)據(jù)的工作頻率在整個電磁波譜上盡可能寬時,此時多傳感器最大化了所獲取的數(shù)據(jù)獨立性,特別是當(dāng)他們同時使用主動工作方式和被動工作方式時更為明顯。
傳感器掃描監(jiān)視區(qū)域并報告在每一次掃描中發(fā)現(xiàn)的所有探測目標(biāo),每個傳感器都獨立進(jìn)行測量,并給予信號特征采用判決方法判定是否發(fā)現(xiàn)目標(biāo),一旦探測到目標(biāo),測量參數(shù)被傳送到融合處理節(jié)點進(jìn)行處理。指揮中心系統(tǒng)則根據(jù)這些數(shù)據(jù)相關(guān)性處理,并且與之前探測到的數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián),在基于狀態(tài)和特征的判斷之下,做出一個決策。
在每次掃描結(jié)束后,從新的或已存在的目標(biāo)信息中,指揮系統(tǒng)還可以做出下一步目標(biāo)信息的估計,使用的方法例如最小二乘法和卡爾曼濾波法,這些方法在潛艇聲吶信號處理上被普遍采用。