炮兵指挥系统作战目标融合算法分析.docx

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炮兵指挥系统作战目标融合算法分析炮兵指挥系统作战目标融合算法分析炮兵指挥系统作战目标融合算法分析炮兵指挥系统作战目标融合算法分析工程实践及应用技术炮兵指挥系统作战目标融合算法分析刘军,石景岚,宝国辉,康东良（中国人民解放军63880部队,河南洛阳471003）摘要:

针对炮兵系统在指挥作战过程中,指挥员常需要对下属各侦察分队上报的不同作战目标进行分析融合,从而更有效地对目标实施精确打击的实际问题,分别深入探讨了冗余融合和打击归并两种不同数据融合方式的数学模型构建方法,分析了待融合数据项的合并计算原则.在此基础上,进一步讨论了多批次目标的融合次序控制算法,并通过实例计算得出了实际的目标数据融合结果,为指挥员决策提供了参考依据.关键词:

作战目标;冗余融合;打击归并;目标融合度中图分类号:

C931.6文献标识码:

A文章编号:

10033l14（2010）03513AnalysisofOperationalTargetsFusionAlgorithmforArtilleryCommandSystemLIUJun,SHIJing-lan,BA0Guohui,KANGDongliang（Unit63880ofPLA,LuoyangHenan471003,China）,.ostract:

Inartillerycommandsystem.itisnecessaryforthecommandertoanalyzeandmergethedifferentshootingtargetsreportedbytheabordinatescoutteams,SOastoattacktheenemymoreefficientlyandaccurately.Thepaperdiscussestwomaindifferentdatafusionmodes,i.e.RedundanceFusionandAttackMerging.Themathematicmodelsofthemareestablished,andthedatafusioncomputationprincipleisanalyzed.Onthebasisoftheaboveresearch,thesequencecontrolalgorithmofmultipleoperationaltargetsisfurtherstudied;theactualdatafusionresultsareobtained,whichprovidesreferenceforthecommanderSdecision.Keywords:

operationaltarget;redundancefusion;attackmerging;targetmergingdegree0引言在炮兵指挥系统作战时,指挥员常需要对多个不同作战目标进行合并,融合,以精减目标数量.目标融合可分为2种情况:

冗余融合:

炮兵指挥系统下属的多个侦察分队常存在将同一目标按不同编号各自上报的情况,需要进行目标融合来消除数据冗余;打击归并:

某些时候炮兵火力打击面足够宽,能同时覆盖位置接近的多个目标,进行统一打击,可将多个待打击目标通过目标融合来进行归并l.以上2种情况下的目标融合算法,探讨了对一大批目标如何控制融合先后次序的问题.在具体分析前,首先说明如下:

假设第i条目标编号为,其包含的数据信息有:

目标编号（）;目标发现时间（t）;目标类型一分为主类（C）和同一主类下具体的各细类（s）;目标基本价值（）;目标幅员一包括正面（厂）收稿日期:

20100310作者简介:

刘军（1974一）,男,工程师.主要研究方向:

指挥自动化装备电子靶场试验.和纵深（d）;目标横坐标（）,纵坐标（Y）,高程（h）;目标性质可信度（k）;侦察器材误差值（）;计数器（表示此目标由多少条原始目标融合而来）（n）.1冗余融合数学模型在侦察分队上报的众多作战目标中,要认定2条不同的原始目标,其实表示的是同一目标,它们应同时满足位置接近和类型相同2个条件.首先,应较为接近,即发现位置差不应太大.已知发现和的侦察器材各自的中间误差分别为M?

和?

cU.按照正态分布理论,目标发现位置落在实际位置3倍中间误差距离以外的概率小于5%,因此,若f和上报的位置距离超过各自侦察器材误差值和的3倍,而它们又来自于同一目标的概率仅为:

P=p（/（M一）+（M.Y一,）>3X（MiW+.W）<（1一（30.6745）（1一（30.6745）=（10.9783）（10.9783）0.00047,

（1）20lO年第36卷第3期无线电通信技术51工程实践及应用技术可见,当2目标问位置距离差超过3倍侦察误差和时,已基本可以排除其属于同一目标的可能性.照此思路,可以设定一个2目标间位置距离差与侦察器材误差和的比值.来判断是否满足融合的位置要求,即当公式

（2）成立时,才认为有可能发生目标冗余融合:

（M.?

Y一?

）+（M?

一?

）<a2（M?

tO+）.

（2）由于不同类型的目标其分布密度不同,因此.值可根据目标基本价值来决定.通常价值高的目标,因为数量少及为了安全性考虑,部署较稀疏,如果在较小范围内发现了多个高价值目标,则存在冗余上报的可能性较大.因此,o值应随目标基本价值的增大而增大,可以按照公式（3）决定.的取值:

口=e（Mi0000）,（3）式中,M?

和M?

分别为和的基本价值,的取值范围一般在0100问设置.除了平面距离外,待融合目标的高程差也应该作为位置判断的依据,高程不应相差过大.由人工设定融合高程差阀值日,即必须满足公式（4）才有可能发生目标冗余融合:

（Mi?

h一,?

h）.（4）根据目标性质的不同,日值常在1050m间设定.其次,的目标类型应相同才能进行融合.在,满足位置接近条件时,认为f和的目标主类相同,才有可能发生冗余融合,即必须满足公式（5）:

M?

c=-c.（5）融合后新形成的目标记录各字段按下列方法取值:

目标发现时问取2条目标中发现晚的;目标编号,误差值,基本价值,目标类型,幅员取可信度大,基本价值高的;纵横坐标,高程按2条目标信息的中间误差采用插值法计算得到,如式（6）式（8）所示:

.:

!

:

兰:

竺:

兰.（6）Mi+MM.:

兰竺:

竺:

.（7）?

=_=_l_一.（7）Mi+Ml=等业.（8）根据条件概率理论,2条融合后目标新的可信度（k）按照公式（9）计算:

=高.（9）南_二一可.（9）目标融合计数器（/2）的值为:

M?

n=Mn+?

n.（10）2打击归并数学模型判定2条原始目标信息,是否能够进行打击归并,可按下述方法进行:

首先,打击归并同样只对位置相近的目标进行,但与冗余融合不同的是,判断度量不是侦察器材的中间误差,而是火炮的毁伤半径R,R值与具体的火炮型号有关,也可以进行人工设定得出,位于火炮毁伤半径幅员内的各目标符合融合要求.除平面距离外,也要考虑高程差,高程差阀值日的设定方法与冗余融合相同_3J.其次,在满足距离,高程差因素的前提下,目标的性质,幅员也会对融合结果产生影响,分2种情况进行处理:

2个目标性质相同时,可将2个目标合并看作一个幅员较大的同类目标,新产生的目标幅员应涵盖原来的2个目标,新目标的左边界Y,右边界Y,下边界钆,上边界.分别按照式（11）式（14）计算:

l=rainM?

Y一0.5M?

f,.Y一0.5?

）,（11）Y=maxMY+0.5M.f,Y+0.5?

（12）b=rainM.一0.5Md,f?

一0.5M?

d）,（13）t=maxM+0.5Md,?

+0.5,?

d）.（14）新目标的幅员和平面坐标按照式（15）式（18）计算:

M?

Y=0.5（YIYr）,（15）?

=0.5（b+）,（16）M?

=y一Yl,（17）M?

d=一钆.（18）新目标的目标性质属性与融合前的2目标相同.2个目标性质不同时,将其融合后形成新目标的边界值,幅员,坐标等仍与上面几式计算方法相同,但新目标的目标性质属性只能采用其中相对重要的目标的值,而需将另一个舍弃.原则上,应考虑将相对基本价值和幅员较小的目标性质删除掉,假设需删除的目标为,常用的删除准则为:

（Ms40）n（Mcf20）n（Md20）n（19）（M?

fM?

d20o）.最后,还需比较一下目标融合与否对所需的炮火打击弹药消耗量有何不同,如果融合后所需的弹52RadioCommunicationsTechnologyvOI.36NO.321）l0药消耗量远大于不融合时,则认为不宜融合.判断标准可设定如下_4J:

（MfxMd）>1.5X（MfMd+gj.fxd）.（20）即:

如果融合后的目标幅员大于非融合情况下二者幅员之和的1.5倍时,认为合并后耗费弹药过多,不宜进行打击归并.融合后新形成的目标记录各字段按下列方法取值:

目标发现时间取2条目标中发现晚的;目标编号,误差值,基本价值,目标类型,可信度取基本价值高的;纵横坐标,幅员的计算方法上面已有介绍,高程按2条目标信息的幅员采用公式（21）的插值法计算得到:

=尝等杀.（21）.（21）目标计数器（n）计算方法与冗余融合相同.3目标融合次序控制算法上面给出了作战目标发生冗余融合和打击归并的判断依据,但在一批目标中,一个目标可能会与其他多个目标都发生融合,如果不对融合次序进行控制,那么同样一批目标数据,可能仅仅因为排列顺序不同而导致融合结果不同.为避免出现这样的问题,需要对各目标的融合次序控制算法进行研究.为此,引入一个新的参数:

目标融合度,以表示目标融合的优先程度.当两目标发生融合时,的计算方法如公式（22）所示l5J:

=0.3B+0.4exp（一d/D）+0.1exp（一h/H）+0.1Kf+0.1Kd,（22）式中,B为与目标性质相关的变量.当2目标性质完全相同时,取B=1;当2目标主类相同,细类不同时,取B=0.5;若主类也不相同,取B:

0;d为2目标的水平距离;D为人工设置的距离阈值,常设为50m左右;h为2目标的高程差;H为人工设置的高差阈值,常设为1050m左右;K为2目标的正面比值;K为2目标的纵深比值.有了融合度的概念及计算公式,就可以对一批目标中所有可能发生融合的目标两两进行融合度计算,按照融合度高低对目标依次进行融合,经过几轮迭代完成所有目标融合,这就保证了融合发生次序的唯一性.假设目标数组为MBm,存放m个待融合目标数据项;另有目标保留标志数组bsm,bsi为1工程实践及应用技术表示第i个目标尚存在,未被融合;bsi为0表示第i个目标已被融合,不再存在.对于某目标项MBi,应与排列在之后的其余各目标项依次进行融合度计算,最终找出应与其优先进行融合的目标项,该算法的详细处理流程如图1所示.图1炮兵作战目标融合次序控制算法流程图4实际应用应用上面所介绍的冗余融合,打击归并数据融合原则与融合次序控制算法,结合炮兵作战实际,在编制的融合程序中进行具体的目标融合计算.设待融合目标数组MB5,共有6条目标项,参数如表1所示.表1待融合目标项发现目标正面纵深编号价值纵坐标高程/m时问类型/（mm）Ml8:

04支撑点9Ol0oXl0o2826ooOll0M28:

04观察所9010020o283o（）oO0M38:

O1支撑点901o0l0o2826O4O120M48:

04支撑点701o0l0028259701ooM59:

15支撑点70100o028*M68:

02桥梁70202028298000说明:

价值:

各侦察分队按照目标的重要程度,按照很重要,重要,一般等几种不同情况上报,依次将这几类目标的基本价值