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反隱身技術(shù):指揮專網(wǎng)多傳感器數(shù)據(jù)融合
來源:賽斯維傳感器網(wǎng) 發(fā)表于 2015/12/8

  現(xiàn)今各國軍隊(duì)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(gè)軍事回路決定著軍事決策、判斷和行動(dòng)的準(zhǔn)確和快速性?傮w來說,目前的傳感器分為兩類,第一類是有源的,也就是主動(dòng)輻射信號(hào)進(jìn)行目標(biāo)探測(cè),典型的如雷達(dá)和激光探測(cè)器。第二類則是無源的,依靠對(duì)方輻射的信號(hào)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(cè)范圍和探測(cè)精度,把這些傳感器的探測(cè)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)。
米波雷達(dá)不能單獨(dú)反隱身,但在數(shù)據(jù)融合技術(shù)下則完全可能實(shí)現(xiàn)

  為什么要融合?

  既然一個(gè)傳感器能夠探測(cè)到所有范圍,為什么要進(jìn)行融合呢?答案很簡(jiǎn)單,不同的傳感器可以優(yōu)勢(shì)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(zhǎng)位于分米到毫米數(shù)量級(jí),而隱身飛機(jī)對(duì)這些波段的雷達(dá)隱身效果極佳,因此很難發(fā)現(xiàn)。但對(duì)米級(jí)波段的雷達(dá)隱身效果就很差,飛機(jī)很多部件會(huì)和米波產(chǎn)生共振,釋放出極大的回波,因此隱身飛機(jī)對(duì)米波隱身是無效的,但米波雷達(dá)因波長(zhǎng)太長(zhǎng),分辨率極低,無法看出回波具體目標(biāo)。這兩個(gè)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(cè)量,發(fā)現(xiàn)疑似目標(biāo)后再使用預(yù)警雷達(dá)探測(cè),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(shí)現(xiàn)了優(yōu)勢(shì)互補(bǔ),在指揮專網(wǎng)得到的數(shù)據(jù)量要比遍布戰(zhàn)場(chǎng)的單傳感器多的多,且探測(cè)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(cè),在決策層綜合判斷整個(gè)戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì),實(shí)現(xiàn)指揮控制智能化、最優(yōu)化。
怎樣進(jìn)行融合

  一個(gè)多傳感器數(shù)據(jù)融合系統(tǒng)分為兩個(gè)級(jí)別的處理功能,在第一級(jí)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(gè)級(jí)別,處理主要是符號(hào)處理,處理更為抽象(如威脅,意圖,目的),假設(shè)系統(tǒng)用幾個(gè)傳感器同時(shí)監(jiān)視同一空域中不同類型運(yùn)動(dòng)目標(biāo),當(dāng)可獲得數(shù)據(jù)的工作頻率在整個(gè)電磁波譜上盡可能寬時(shí),此時(shí)多傳感器最大化了所獲取的數(shù)據(jù)獨(dú)立性,特別是當(dāng)他們同時(shí)使用主動(dòng)工作方式和被動(dòng)工作方式時(shí)更為明顯。

  數(shù)據(jù)被提取之后要經(jīng)過處理才能提供給決策層

  傳感器掃描監(jiān)視區(qū)域并報(bào)告在每一次掃描中發(fā)現(xiàn)的所有探測(cè)目標(biāo),每個(gè)傳感器都獨(dú)立進(jìn)行測(cè)量,并給予信號(hào)特征采用判決方法判定是否發(fā)現(xiàn)目標(biāo),一旦探測(cè)到目標(biāo),測(cè)量參數(shù)被傳送到融合處理節(jié)點(diǎn)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(cè)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(gè)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(jì),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(hào)處理上被普遍采用。


  數(shù)據(jù)融合的類型包括集中式融合和分布式融合,前者是每一個(gè)傳感器把它觀測(cè)到的數(shù)據(jù)都發(fā)送到中心融合節(jié)點(diǎn),形成一個(gè)合成決策,這種方法負(fù)責(zé),需求的運(yùn)算量巨大。后者則是每個(gè)傳感器基于自己的觀察,首先做一個(gè)傳感器級(jí)別的判定,而后把決策送往融合節(jié)點(diǎn),再形成一個(gè)合成決策,這種方法使得決策量減少,但帶來的決策性能的損失。

  指揮專網(wǎng)融合技術(shù)說起來容易做起來很難,各傳感器的數(shù)據(jù)、誤差、信號(hào)處理、傳遞的模式都不同,因此在融合時(shí)可能出現(xiàn)令人失望的結(jié)果,例如美軍2003年在伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)就出現(xiàn)了通用態(tài)勢(shì)圖里對(duì)同一目標(biāo)有十幾種不同的位置、路線標(biāo)注,要真正成熟使用運(yùn)用這種技術(shù),還需要很長(zhǎng)的路要走。

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