第一讲 多传感器目标检测的融合

《第一讲 多传感器目标检测的融合》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第一讲 多传感器目标检测的融合（45页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、目标跟踪与信息融合目标跟踪与信息融合目标跟踪与信息融合火控雷达与系统教研室火控雷达与系统教研室研研 究究 生生 课课 程程目标跟踪与信息融合传感器传感器武器系统武器系统武器选择武器选择数数据据融融合合多多 目目 标标 跟跟 踪踪数数 据据 融融 合合 与与 理理 论论形形 势势 数数 据据 库库信息融合信息融合传传 感感 器器传传 感感 器器传感器传感器目标目标 探测探测 跟踪跟踪目标目标 探测探测 跟踪跟踪目标检测与跟踪目标检测与跟踪态态 势势 估估 计计决决 策策 支支 持持决策支持决策支持指 挥 控 制指 挥 控 制目标跟踪与信息融合武器系统武器系统数数据据融融合合多多 目目 标标 跟跟

2、 踪踪态态 势势 估估 计计数数 据据 融融 合合 与与 理理 论论形形 势势 数数 据据 库库指 挥 控 制指 挥 控 制传感器传感器决决 策策 支支 持持武器选择武器选择信息融合信息融合决策支持决策支持传传 感感 器器传传 感感 器器传感器传感器目标目标 探测探测 跟踪跟踪目标目标 探测探测 跟踪跟踪目标检测与跟踪目标检测与跟踪多源多源 异质异质 大量大量 质差质差 对抗对抗目标检测与身份判别目标检测与身份判别 （机动）目标跟踪（机动）目标跟踪 数据关联与航迹融合数据关联与航迹融合信息融合信息融合：对多传感器或多源信息进行对多传感器或多源信息进行 协调优化和综合处理，产生新的有价值协调优化

3、和综合处理，产生新的有价值 的信息，以得到更准确、可信的结论。的信息，以得到更准确、可信的结论。目标跟踪目标跟踪：就是利用传感器探测的目标就是利用传感器探测的目标 信息来确定目标的位置和运动参数。信息来确定目标的位置和运动参数。位置位置 类型类型 结构结构 数量数量 分布分布目标跟踪与信息融合目的目的方法方法问题问题1. 1. 多传感器目标检测的融合多传感器目标检测的融合 2. 2. 概率推理与证据推理概率推理与证据推理 3.3. 模糊推理模糊推理 4. 4. 目标跟踪模型目标跟踪模型 5. 5. 机动目标跟踪机动目标跟踪 6. 6. 数据关联数据关联 7. 7. 多传感器航迹融合多传感器航迹

4、融合 8. 8. 潜艇目标跟踪与信息融合潜艇目标跟踪与信息融合本课程的主要内容本课程的主要内容目标跟踪与信息融合火控雷达与系统教研室火控雷达与系统教研室第1讲 目标跟踪与信息融合概论定义定义1 1信息融合信息融合就是由多种信息源如传感器就是由多种信息源如传感器、数据库数据库、知识库和人类本身来获取有关信息知识库和人类本身来获取有关信息，并并进行滤波进行滤波、相关和集成相关和集成，从而形成一个表示构架从而形成一个表示构架，这种构架适合于获得有关决策这种构架适合于获得有关决策、对信息的解释对信息的解释、达到系统目标达到系统目标（如识别或跟踪运动目标如识别或跟踪运动目标）、传感传感器管理和系统控制等

5、器管理和系统控制等。定义定义2 2多传感器多传感器信息融合信息融合是指利用计算机技术，是指利用计算机技术，对来自多种信息源的多个传感器观测的信息，在对来自多种信息源的多个传感器观测的信息，在一定准则下进行自动分析、综合，以获得单个或一定准则下进行自动分析、综合，以获得单个或单类信息源所无法获得的有价值的综合信息，并单类信息源所无法获得的有价值的综合信息，并最终完成其最终任务的信息处理技术。最终完成其最终任务的信息处理技术。一、信息融合的基本概念第1讲 目标跟踪与信息融合概论一、信息融合的基本概念美 国 三 军 组 织 实 验 室 理 事 联 合 会美 国 三 军 组 织 实 验 室 理 事 联

6、 合 会 JDLJDL （ JointJoint DirectorsDirectors ofof LaboratoriesLaboratories）从军事角度给出的定义：从军事角度给出的定义：定义定义3 3信息融合信息融合是一种多层次是一种多层次、多方面的处理多方面的处理过程过程，包括对多源数据进行检测包括对多源数据进行检测、相关相关、组合组合和估计和估计，以提高状态和身份估计的精度以提高状态和身份估计的精度，以及以及对战场态势和威胁的重要程度进行适时完整的对战场态势和威胁的重要程度进行适时完整的评价评价。定义的要点定义的要点信息融合是多信源信息融合是多信源、多层次的处理过程多层次的处理过程，

7、每个每个 层次代表信息的不同抽象程度；层次代表信息的不同抽象程度；融合过程包括数据的检测融合过程包括数据的检测、关联关联、估计与合并；估计与合并；信息融合的输出包括低层次上的状态身份估计信息融合的输出包括低层次上的状态身份估计 和高层次上的总战术态势的评估和高层次上的总战术态势的评估。信息的形式信息的形式实时的或非实时的实时的或非实时的模糊的或确定的模糊的或确定的相互支持或互补相互支持或互补互相矛盾或竞争互相矛盾或竞争不不 同同 层层 次次第1讲 目标跟踪与信息融合概论增加了系统的生存能力增加了系统的生存能力扩展了空间覆盖范围扩展了空间覆盖范围扩展了时间覆盖范围扩展了时间覆盖范围提高了可信度提

8、高了可信度降低了信息的模糊度降低了信息的模糊度改善了探测性能改善了探测性能提高了空间分辨率提高了空间分辨率增加了测量空间的维数增加了测量空间的维数信息融合的优点信息融合的优点目的决定方法，环境影响效果目的决定方法，环境影响效果信息融合在军事上的应用绝大部分信息融合在军事上的应用绝大部分 是在是在敌对敌对的现实世界中进行的的现实世界中进行的。被观测目标的特点对信息融合系统被观测目标的特点对信息融合系统 提出了较高的要求提出了较高的要求，如系统要有可变如系统要有可变 的响应特性的响应特性，快速快速、精确的信息处理精确的信息处理 能力能力，必要时还要求人工干预等必要时还要求人工干预等。第1讲 目标跟

9、踪与信息融合概论手手鼻鼻耳耳 眼眼嘴嘴记忆记忆、先验知识先验知识规则规则、推理能力推理能力认知认知模拟人脑的综合处理信息能力模拟人脑的综合处理信息能力，充分充分利用多个传感器共同或联合处理的优势利用多个传感器共同或联合处理的优势，依据某种准则综合多个传感器在空间或时依据某种准则综合多个传感器在空间或时间上的冗余或互补信息间上的冗余或互补信息，产生新的有价值产生新的有价值的信息的信息，从而得到被测对象的一致性解释从而得到被测对象的一致性解释或描述或描述，提高传感器系统的有效性提高传感器系统的有效性。二、信息融合的基本原理1 1、基本原理、基本原理第1讲 目标跟踪与信息融合概论二、信息融合的基本原

10、理信 息 融 合 的 体 系信 息 融 合 的 体 系2数据级融合结构数据级融合结构 特征级融合结构特征级融合结构 决策级融合结构决策级融合结构目标身份估计目标身份估计1集中式结构集中式结构 分布式结构分布式结构 综合式结构综合式结构目标状态估计目标状态估计第1讲 目标跟踪与信息融合概论2 2、目标状态估计、目标状态估计二、信息融合的基本原理集中式信息融合结构集中式信息融合结构传感 器A传感 器C传感 器B预处 理预处 理预处 理数 据 调 整 与 互 连相关综合 滤波 跟踪分类目标 状态目标 分类第1讲 目标跟踪与信息融合概论分布式信息融合结构分布式信息融合结构数据 调整 与 互连相 关传感

11、 器A预处理跟踪 分类传感 器B预处理跟踪 分类传感 器C预处理跟踪 分类2 2、目标状态估计、目标状态估计二、信息融合的基本原理第1讲 目标跟踪与信息融合概论3 3、目标身份估计、目标身份估计( (目标融合层次目标融合层次) )二、信息融合的基本原理数据关联或配准数据关联或配准数数据据融融合合新数新数据据或或信息信息原始原始数据数据传感器传感器1传感器传感器2传感器传感器N数 据 级 融 合 示 意 图数 据 级 融 合 示 意 图优点：优点：能够保持尽可能多的原始数据和细微信息。能够保持尽可能多的原始数据和细微信息。缺点：缺点： 传感器的数据量太大，处理代价高、时间长、传感器的数据量太大，

12、处理代价高、时间长、 实时性弱、通信量大；实时性弱、通信量大； 传感器原始信息的不确定性、不完全性和不传感器原始信息的不确定性、不完全性和不 稳定性等要求系统具有较强的纠错处理能力；稳定性等要求系统具有较强的纠错处理能力； 要求各传感器信息来自同质传感器，参与融要求各传感器信息来自同质传感器，参与融 合的数据具有相同的规格和物理含义。合的数据具有相同的规格和物理含义。第1讲 目标跟踪与信息融合概论特征级融合是中间层次的融和，先对各传感特征级融合是中间层次的融和，先对各传感器的原始信息进行器的原始信息进行特征提取特征提取，然后进行综合分析，然后进行综合分析和处理，得到融合后的特征，从而更有利于决

13、策。和处理，得到融合后的特征，从而更有利于决策。特征级融合实现了信息压缩，有利于实时处理，特征级融合实现了信息压缩，有利于实时处理，并能最大限度地给出决策分析所需要的特征信息。并能最大限度地给出决策分析所需要的特征信息。3 3、目标身份估计、目标身份估计( (目标融合层次目标融合层次) )二、信息融合的基本原理在多传感器信息融合中，特征级融合在多传感器信息融合中，特征级融合 主要包括主要包括目标状态目标状态融合和融合和目标属性目标属性融合。融合。第1讲 目标跟踪与信息融合概论3 3、目标身份估计、目标身份估计( (目标融合层次目标融合层次) )二、信息融合的基本原理传感器传感器1传感器传感器2

14、传感器传感器N数数据据关关联联状状态态估估计计目目 标标 状状 态态数据配准数据配准数据配准数据配准数据配准数据配准航迹文件航迹文件 （目标数据库）（目标数据库）特征级特征级目标状态目标状态融合融合第1讲 目标跟踪与信息融合概论3 3、目标身份估计、目标身份估计( (目标融合层次目标融合层次) )二、信息融合的基本原理特征级特征级目标属性目标属性融合融合特特征征关关联联联联合合识识别别目目标标属属性性特征提取特征提取特征提取特征提取特征提取特征提取特特征征融融合合传感器传感器1传感器传感器2传感器传感器N第1讲 目标跟踪与信息融合概论传感器传感器1传感器传感器2传感器传感器N关关联联决策融合决

15、策融合联合联合推断推断结果结果本地处理本地处理本地处理本地处理本地处理本地处理3 3、目标身份估计、目标身份估计( (目标融合层次目标融合层次) )二、信息融合的基本原理决 策 级 融 合决 策 级 融 合第1讲 目标跟踪与信息融合概论数据级融合数据级融合特征级融合特征级融合决策级融合决策级融合 处理信息量处理信息量最大最大中等中等最小最小 信息量损失信息量损失最小最小中等中等最大最大 抗干扰性能抗干扰性能最差最差中等中等最好最好 容错性能容错性能最差最差中等中等最好最好 算法难度算法难度最难最难中等中等最易最易 融合前处理融合前处理最小最小中等中等最大最大 融合性能融合性能最好最好中等中等最

16、差最差 对传感器的对传感器的 依赖程度依赖程度最大最大中等中等最小最小三 个 层 次 的 比 较三 个 层 次 的 比 较第1讲 目标跟踪与信息融合概论4 4、JDLJDL融合模型融合模型二、信息融合的基本原理数据数据预处理预处理一级处理一级处理目标评估目标评估二级处理二级处理态势估计态势估计三级处理三级处理威胁估计威胁估计人人 机机 接接 口口数数 据据 源源四级处理四级处理过程评估过程评估支持支持 数据库数据库融合融合 数据库数据库数据库管理系统数据库管理系统第1讲 目标跟踪与信息融合概论5 5、信息融合的一般过程、信息融合的一般过程二、信息融合的基本原理第1讲 目标跟踪与信息融合概论6 6、信息融合的结构形式、信息融合的结构形式二、信息融合的基本原理传感传感 器器1 1 输入输入传感传感 器器2 2 输入输入传感传感 器器N N 输入输入传感传感 器器1 1传感传感 器器2 2传感传感 器器N N最终最终 结果结果串 联