第八讲多传感器信息.ppt
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8传感器管理技术传感器管理技术在多传感器信息融合系统特别是大型的信息融在多传感器信息融合系统特别是大型的信息融合系统中，存在大量的同质和异质传感器，它们从合系统中，存在大量的同质和异质传感器，它们从不同侧面反映了观测对象的特性，如何有效地管理不同侧面反映了观测对象的特性，如何有效地管理这些传感器直接影响融合系统的性能。
这些传感器直接影响融合系统的性能。
该节主要讨论该节主要讨论传感器管理传感器管理的的内容、体系结构、内容、体系结构、功能和方法。
功能和方法。
8.18.1传感器管理的内容与体系结构传感器管理的内容与体系结构在多传感器信息融合系统中，在多传感器信息融合系统中，只有有效地管理只有有效地管理和利用有限的传感器资源，才能满足对多个目标和和利用有限的传感器资源，才能满足对多个目标和扫描空间的要求，获得最优的检测概率和截获概率，扫描空间的要求，获得最优的检测概率和截获概率，提高传感器自身的发射能力和目标跟踪精度，减小提高传感器自身的发射能力和目标跟踪精度，减小目标丢失概率目标丢失概率。
虽然不同传感器的物理特性和担负的任务不同，虽然不同传感器的物理特性和担负的任务不同，但传感器管理的基本内容是相似的。
但传感器管理的基本内容是相似的。
8.1.18.1.1传感器管理的内容传感器管理的内容
（1）空间管理）空间管理传感器的空间管理传感器的空间管理包括确定非全向传感器的空包括确定非全向传感器的空间监测方向；控制传感器的视野在监测范围内有规间监测方向；控制传感器的视野在监测范围内有规律的移动（即扫描），以搜索和截获新的目标，或律的移动（即扫描），以搜索和截获新的目标，或者周期性地再现目标点，获得运动目标的轨迹者周期性地再现目标点，获得运动目标的轨迹。
传感器管理的内容一般包括以下三个方面。
传感器管理的内容一般包括以下三个方面。
（2）模式管理）模式管理传感器的模式管理传感器的模式管理是选择传感器的内部参数，是选择传感器的内部参数，确定传感器的工作模式，主要包括对传感器的孔径、确定传感器的工作模式，主要包括对传感器的孔径、搜索模式、信号波形、功率大小和处理技术的选择。
搜索模式、信号波形、功率大小和处理技术的选择。
（3）时间管理）时间管理时间管理主要时间管理主要是对传感器的操作进行定时管理，是对传感器的操作进行定时管理，保证传感器与其他传感器或与目标环境中的事件保证传感器与其他传感器或与目标环境中的事件（如目标检测、丢失、对抗活动）同步（如目标检测、丢失、对抗活动）同步。
根据多传感器系统所拥有的传感器和平台的根据多传感器系统所拥有的传感器和平台的数量不同，传感器管理具体可分为以下三类：
数量不同，传感器管理具体可分为以下三类：
（1）传感器级的管理）传感器级的管理在传感器级的管理中，在传感器级的管理中，传感器需要根据探测概传感器需要根据探测概率、航迹精度和分类准确度等需求，对其监测方向、率、航迹精度和分类准确度等需求，对其监测方向、航迹更新和回波采集的优先级等进行控制，高度灵航迹更新和回波采集的优先级等进行控制，高度灵活地调整目标扫描时间和再现目标时间，保证维持活地调整目标扫描时间和再现目标时间，保证维持航迹和一定的照射目标时间，获得目标的特征测量。
航迹和一定的照射目标时间，获得目标的特征测量。
这类传感器管理的目的是最有效的使用时间这类传感器管理的目的是最有效的使用时间。
（2）基于单平台的多传感器管理）基于单平台的多传感器管理在基于单平台的多传感器管理中，在基于单平台的多传感器管理中，传感器的管传感器的管理就是最有效地利用各个传感器的不同特征和时间理就是最有效地利用各个传感器的不同特征和时间。
（3）基于多平台的多传感器管理）基于多平台的多传感器管理在基于多平台的多传感器管理中，在基于多平台的多传感器管理中，为了实现多为了实现多传感器对同一目标的监视，获取目标的精确定位数传感器对同一目标的监视，获取目标的精确定位数据，需要根据各传感器的位置坐标，控制传感器之据，需要根据各传感器的位置坐标，控制传感器之间的目标交接，保证当目标从一个传感器视野进入间的目标交接，保证当目标从一个传感器视野进入另一个传感器的视野时，后者可取代前者对目标继另一个传感器的视野时，后者可取代前者对目标继续进行监视跟踪续进行监视跟踪。
总之，总之，传感器资源管理传感器资源管理的的目的目的是是充分利用有限充分利用有限的传感器资源，尽可能扫描整个目标空间，监视多的传感器资源，尽可能扫描整个目标空间，监视多个目标，得到最优的目标探测性能个目标，得到最优的目标探测性能。
传感器管理的结构传感器管理的结构分为分为集中式集中式管理结构和管理结构和分布分布式式管理结构。
管理结构。
8.1.28.1.2传感器管理系统的体系结构传感器管理系统的体系结构
（1）集中式管理结构集中式管理结构集中式管理结构集中式管理结构是指传感器的管理由融合中心是指传感器的管理由融合中心统一负责，各个传感器需要执行的任务和完成该任统一负责，各个传感器需要执行的任务和完成该任务的参数集或运行模式由融合中心控制，传感器只务的参数集或运行模式由融合中心控制，传感器只需要对其物理资源进行管理。
需要对其物理资源进行管理。
集中式管理结构主要集中式管理结构主要用于传感器级和简单的单平台多传感器系统中用于传感器级和简单的单平台多传感器系统中。
集中式管理结构简单，集中式管理结构简单，融合中心拥有整个系统融合中心拥有整个系统最完备的信息，能够实现精确合理的传感器运行参数最完备的信息，能够实现精确合理的传感器运行参数和模式的设置、传感器与任务的配对以及多任务间的和模式的设置、传感器与任务的配对以及多任务间的协调等功能协调等功能。
集中式管理结构的缺点集中式管理结构的缺点集中式管理结构的优点集中式管理结构的优点在集中式管理结构中，在集中式管理结构中，融合中心难以对各个传感融合中心难以对各个传感器的负载情况作出适时的评估，在多任务时容易造成器的负载情况作出适时的评估，在多任务时容易造成负载不均衡，甚至出现个别传感器严重过载无法完成负载不均衡，甚至出现个别传感器严重过载无法完成任务的情况。
此外，随着系统中传感器数目的增多，任务的情况。
此外，随着系统中传感器数目的增多，融合中心的计算量会急剧上升，通信量也会大大增加融合中心的计算量会急剧上升，通信量也会大大增加
（2）分布式管理结构分布式管理结构分布式管理结构分布式管理结构是指传感器的管理功能分布在是指传感器的管理功能分布在系统的不同位置或不同传感器中。
分布式管理结构主系统的不同位置或不同传感器中。
分布式管理结构主要用于复杂的单平台多传感器系统或多平台多传感器要用于复杂的单平台多传感器系统或多平台多传感器系统中。
系统中。
在分布式管理结构中，在分布式管理结构中，处理任务分布在不同的处理任务分布在不同的处理器中，这样可以把内部的快速循环时间和低速运处理器中，这样可以把内部的快速循环时间和低速运行的循环时间分割开来（比如：
关于波形的选用或驻行的循环时间分割开来（比如：
关于波形的选用或驻留时间的决策要比关于目标优先权的决策时间快）留时间的决策要比关于目标优先权的决策时间快）。
分布式管理结构分布式管理结构可以最小化系统的通信负载，可以最小化系统的通信负载，改善系统的集成性能，但任务冲突和竞争使任务协调改善系统的集成性能，但任务冲突和竞争使任务协调变得更加复杂变得更加复杂。
在分布式管理结构中，在分布式管理结构中，传感器的管理可以采用传感器的管理可以采用宏观管理宏观管理/微观管理微观管理相结合的分层管理模式。
单平台相结合的分层管理模式。
单平台多传感器系统的宏观多传感器系统的宏观/微观管理如图微观管理如图8.1所示，而多平所示，而多平台多传感器系统可以通过多个类似这样的系统交互形台多传感器系统可以通过多个类似这样的系统交互形成网络化的系统。
成网络化的系统。
传感器数据传感器数据处理、目标处理、目标跟踪与识别跟踪与识别传感器传感器微观理器微观理器数据关联数据关联融合跟踪融合跟踪融合识别融合识别态势、威胁态势、威胁估计估计传感器传感器宏观管理宏观管理传感器传感器操操作作员员要完成什么任务要完成什么任务如何完成指定任务如何完成指定任务传感器状态传感器状态和能力和能力探测波形、探测波形、工作模式工作模式选择选择高层高层任务任务指令指令目标目标跟踪跟踪识别识别数据数据传感器传感器1传感器传感器3传感器传感器2图图8.1单平台多传感器的宏观单平台多传感器的宏观/微观管理框图微观管理框图传感器的宏观管理传感器的宏观管理主要主要决定传感器要执行什么决定传感器要执行什么任务任务，主要涉及传感器调度、线性规划和动态规划、，主要涉及传感器调度、线性规划和动态规划、目标排序、决策支持和态势威胁估计等技术目标排序、决策支持和态势威胁估计等技术。
传感器的微观管理传感器的微观管理决定某个传感器怎么去完成决定某个传感器怎么去完成分配给的任务分配给的任务，即各个传感器如何选取参数控制或模，即各个传感器如何选取参数控制或模式。
微观管理主要涉及控制与优化、多属性决策和时式。
微观管理主要涉及控制与优化、多属性决策和时间调度等技术。
间调度等技术。
传感器管理的通用功能模型如图传感器管理的通用功能模型如图8.28.2所示。
所示。
8.1.38.1.3传感器管理的功能模型传感器管理的功能模型事件预测事件预测目标优先目标优先级处理：
级处理：
威胁威胁捕捉时机捕捉时机信息需求信息需求传感器预测传感器预测传感器实现传感器实现模型模型空间空间时间时间作用范围控制作用范围控制传传感感器器目目标标分分配配分分配配目目录录与与控控制制传感器传感器接口接口目标评估目标评估（目标状态（目标状态与属性）与属性）态势与威胁态势与威胁估计估计目标数目标数据库据库传感器状态传感器状态传感器管理功能传感器管理功能人工优先级人工优先级控制控制任务任务控制控制指示指示控制控制数据数据状态状态目标优目标优先级先级传感器实现传感器实现传感器传感器能力能力搜索优搜索优先级先级空间空间时间参数时间参数
（1）事件预测）事件预测时间预测是根据当前事件、目标状态以及战术原时间预测是根据当前事件、目标状态以及战术原则，预测目标未来事件，检测或验证期望事件则，预测目标未来事件，检测或验证期望事件。
例如：
。
例如：
目标跟踪过程中的，可以根据状态预测数据来控制传目标跟踪过程中的，可以根据状态预测数据来控制传感器的空间检测方向。
感器的空间检测方向。
（2）目标优先级处理）目标优先级处理目标优先级处理是根据目标状态与属性、态势评目标优先级处理是根据目标状态与属性、态势评估与威胁估计、目标事件预测以及人工优先级控制等估与威胁估计、目标事件预测以及人工优先级控制等信息建立一定搜索空间内目标的相对优先级。
当传感信息建立一定搜索空间内目标的相对优先级。
当传感器资源有限而又有多个目标存在时，目标优先级的设器资源有限而又有多个目标存在时，目标优先级的设置是十分必要的，它是确定传感器资源综合使用方案置是十分必要的，它是确定传感器资源综合使用方案的前提的前提。
（3）传感器预测）传感器预测传感器预测是根据传感器性能模型、传感器状态传感器预测是根据传感器性能模型、传感器状态（来自传感器接口）以及传感器空间（来自传感器接口）以及传感器空间时间覆盖控时间覆盖控制等信息确定传感器的能力和对目标的有效性制等信息确定传感器的能力和对目标的有效性。
为传。
为传感器向目标分配方案的确定提供依据。
感器向目标分配方案的确定提供依据。
（4）传感器向目标的分配）传感器向目标的分配在多传感器多目标情况下，在多传感器多目标情况下，传感器向目标的分配传感器向目标的分配是根据是根据目标优先级目标优先级、传感器预测结果传感器预测结果、空间空间时间时间搜索优先级搜索优先级将多个传感器分配给多个目标。
分配方案将多个传感器分配给多个目标。
分配方案通常是在优化某个组合目标函数的基础上形成的通常是在优化某个组合目标函数的基础上形成的。
（5）传感器空间）传感器空间时间作用范围控制时间作用范围控制传感器空间传感器空间时间作用范围控制时间作
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