隨著技術的發展,傳感器逐步被應用到各個領域。現今各國軍隊已經擁有了多種多樣的傳感器,作為軍事系統的眼睛,傳感器到決策層這樣一個軍事回路決定著軍事決策、判斷和行動的準確和快速性。
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行目標探測,典型的如雷達和激光探測器。第二類則是無源的,依靠對方輻射的信號確定目標各類要素,典型的有無源雷達,紅外感應器和光學照相機。傳感器數目眾多,但在不同類型之間大多處于各自為戰的局面,大大局限了探測范圍和探測精度,把這些傳感器的探測結果融合到指揮專網上進行綜合處理,這就是未來指揮作戰體系的發展方向——多傳感器數據融合技術。
為什么要融合?
既然一個傳感器能夠探測到所有范圍,為什么要進行融合呢?答案很簡單,不同的傳感器可以優勢互補,效能倍增。舉例來說,預警機和戰斗機使用的L、S和X波段雷達一般波長位于分米到毫米數量級,而隱身飛機對這些波段的雷達隱身效果極佳,因此很難發現。但對米級波段的雷達隱身效果就很差,飛機很多部件會和米波產生共振,釋放出極大的回波,因此隱身飛機對米波隱身是無效的,但米波雷達因波長太長,分辨率極低,無法看出回波具體目標。這兩個雷達進行數據融合后,就可以先用米波雷達進行測量,發現疑似目標后再使用預警雷達探測,如果在該地沒有發現目標,就可以判定該處可能有隱身飛機,從而顛覆隱身飛機作戰的物理基礎。
通常來說,多傳感器融合由于實現了優勢互補,在指揮專網得到的數據量要比遍布戰場的單傳感器多的多,且探測精度更高,目標性質更加明確。還可以根據融合結果脫離數據層面的單純探測,在決策層綜合判斷整個戰場態勢,實現指揮控制智能化、最優化。
怎樣進行融合?
一個多傳感器數據融合系統分為兩個級別的處理功能,在第一級別,主要是數據方面的處理,得到數字結果(如位置、速度、目標類型)。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),假設系統用幾個傳感器同時監視同一空域中不同類型運動目標,當可獲得數據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據獨立性,特別是當他們同時使用主動工作方式和被動工作方式時更為明顯。
傳感器掃描監視區域并報告在每一次掃描中發現的所有探測目標,每個傳感器都獨立進行測量,并給予信號特征采用判決方法判定是否發現目標,一旦探測到目標,測量參數被傳送到融合處理節點進行處理。指揮中心系統則根據這些數據相關性處理,并且與之前探測到的數據進行關聯,在基于狀態和特征的判斷之下,做出一個決策。
在每次掃描結束后,從新的或已存在的目標信息中,指揮系統還可以做出下一步目標信息的估計,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。