第六讲多传感器信息.ppt

1、6 态势评估技术态势评估技术 信息融合是一个在多级别上对多传感器数据进信息融合是一个在多级别上对多传感器数据进行综合处理的过程，每个处理级别都反映了对原始行综合处理的过程，每个处理级别都反映了对原始数据不同级别的抽象，其结果表现为在数据不同级别的抽象，其结果表现为在较低级别较低级别对对目标状态和属性的估计目标状态和属性的估计和和较高层次上较高层次上对对态势的评估态势的评估和对和对威胁的估计威胁的估计。态势评估态势评估和和威胁估计威胁估计是信息融合中的高层次部是信息融合中的高层次部分。在最为常用的的数据融合处理模型分。在最为常用的的数据融合处理模型JDLJDL中，中，态势态势评估评估被定义为信息

2、融合的被定义为信息融合的第二级第二级，威胁估计威胁估计为信息为信息融合的融合的第三级第三级。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机人机接口接口数据数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图图1-6 JDL1-6 JDL模型结构图模型结构图 态势评估态势评估和和威胁估计威胁估计都属于都属于决策级融合决策级融合，与一，与一级融合中的数据级融合和特征级融合的根本区别在级融合中的数据级融合和特征级融合的根本区别在于它们需要于它们需要采用符号推理方法采用符

3、号推理方法。该节主要介绍该节主要介绍态势评估的概念态势评估的概念、功能功能、处理过处理过程程以及以及实现技术实现技术。态势评估态势评估的英文缩写为的英文缩写为SASASituation Assessment。6.1 6.1 态势评估概述态势评估概述6.1.1 6.1.1 态势评估的概念态势评估的概念 Lambert对对态势态势的的抽象抽象定义是定义是:态势态势从从本质上本质上是是相关时间相关时间-空间事实的集合空间事实的集合，这些事实由目标间的相，这些事实由目标间的相互关系组成。互关系组成。构成构成态势态势的的基本元素基本元素如图如图6.1所示。所示。环境环境行动行动组组事件事件实体实体 由图

4、由图6.16.1可知，态势的基本元素包括环境、实体、可知，态势的基本元素包括环境、实体、事件、组和行动。事件、组和行动。图图6.1 6.1 态势组成元素态势组成元素环境环境行动行动组组事件事件实体实体图图6.1 6.1 态势组成元素态势组成元素 态势态势可以可以理解理解为在一定时间和空间构成的为在一定时间和空间构成的环境环境中存在某些中存在某些实体实体（事物事物），当它们的性质或状态发），当它们的性质或状态发生变化时会产生一些生变化时会产生一些事件事件。特定环境中存在的实体。特定环境中存在的实体之间按照某种关系可能组合在一起形成之间按照某种关系可能组合在一起形成组组（单个实（单个实体及其事件可

5、以认为自己构成一组），这些组可能体及其事件可以认为自己构成一组），这些组可能产生某种产生某种行动行动。环境环境行动行动组组事件事件实体实体图图6.1 6.1 态势组成元素态势组成元素 态势评估态势评估就是就是对一定的时间和空间环境元素含对一定的时间和空间环境元素含义的理解义的理解，以及对，以及对它们未来状态改变进行预测的过它们未来状态改变进行预测的过程程。态势评估态势评估不仅在军事领域，而且在机器人智能不仅在军事领域，而且在机器人智能系统、系统、天气预报天气预报、故障诊断、环境监测、医疗诊断、故障诊断、环境监测、医疗诊断、交通状况监测交通状况监测、商业决策支持、农作物病害监测等、商业决策支持、

6、农作物病害监测等方面有着广泛应用。而且针对不同的应用领域，以方面有着广泛应用。而且针对不同的应用领域，以及它所辅助决策的不同抽象层次，态势评估有着不及它所辅助决策的不同抽象层次，态势评估有着不同的定义。同的定义。由于由于态势评估态势评估在军事领域的应用比较成熟，所在军事领域的应用比较成熟，所以该节主要讨论军事领域的态势评估。以该节主要讨论军事领域的态势评估。态势评估态势评估在军事上的定义是对战场上战斗力量在军事上的定义是对战场上战斗力量分配情况的评价过程，把获得的敌我双方兵力部署、分配情况的评价过程，把获得的敌我双方兵力部署、战场环境、地理、气象条件、活动及意图、指挥员战场环境、地理、气象条件

7、、活动及意图、指挥员特点，甚至包括政治、经济因素在内的与战争有关特点，甚至包括政治、经济因素在内的与战争有关的全部信息进行综合分析、评估，最终形成包括的全部信息进行综合分析、评估，最终形成包括红红色视图色视图我方态势，我方态势，蓝色视图蓝色视图敌方态势，敌方态势，白白色视图色视图天气、地理及第三方等战场态势在内的天气、地理及第三方等战场态势在内的综合态势图综合态势图。态势评估需要考虑的因素如图态势评估需要考虑的因素如图11.211.2所示。所示。态势评估元素态势评估元素对抗措施元素对抗措施元素兵力布局兵力布局/使使用用/定位定位环境元素环境元素社会政治元素社会政治元素敌敌/我我/友友地形地形放

8、射性放射性污染污染水文水文气象气象政治政治经济经济士气、心理状士气、心理状态、训练水平、态、训练水平、石挥员特点、石挥员特点、民族特点、稳民族特点、稳定性、意志和定性、意志和力量力量图图6.2 6.2 态势估计需要考虑的因素态势估计需要考虑的因素 态势评估态势评估处理的是处理的是正在发生正在发生，或者，或者以前发生而以前发生而现在正在继续进行的事件或活动现在正在继续进行的事件或活动，其，其重点重点是关心是关心区区域内目标的行为方式域内目标的行为方式。真实战场真实战场环境下态势评估的对象是作战区域中环境下态势评估的对象是作战区域中随时间推移而不断动作且变化着的作战目标。随时间推移而不断动作且变化

9、着的作战目标。6.1.2 6.1.2 态势评估的功能模型态势评估的功能模型 态势评估态势评估就是对这样一个就是对这样一个动态变化的对象动态变化的对象及其及其态势元素态势元素进行进行觉察觉察、认识认识、理解理解和和预测预测的处理过程。的处理过程。因此，一般将态势评估分为态势觉察、态势理解和因此，一般将态势评估分为态势觉察、态势理解和态势预测三级功能模型，如图态势预测三级功能模型，如图6.36.3所示。所示。图图6.3 6.3 态势评估的功能模型态势评估的功能模型态势预测态势预测态势理解态势理解态势觉察态势觉察态势分析知识库态势分析知识库态势分析过程态势分析过程敌方作战计划敌方作战计划预测预测目标

10、目标识别识别与状与状态估态估计计敌方作战意图敌方作战意图预测预测敌方元素兵力敌方元素兵力组成组成 真实觉察的真实觉察的主要任务是提取态势元素，估计兵主要任务是提取态势元素，估计兵力隶属关系，并将其输出作为更高阶段态势评估的力隶属关系，并将其输出作为更高阶段态势评估的输入，态势觉察的实现性能对于整个态势评估问题输入，态势觉察的实现性能对于整个态势评估问题的求解都有重要的影响。的求解都有重要的影响。1 1 态势觉察态势觉察 事件检测事件检测和和目标分群目标分群是态势觉察需要实现的两是态势觉察需要实现的两个重要功能。个重要功能。态势事件态势事件是指是指目标在一定态势空间和时间下目标在一定态势空间和时

11、间下发发生的生的具有一定意义的行为具有一定意义的行为。（1 1）事件检测事件检测 事件检测事件检测是对这种行为的感知。是对这种行为的感知。态势评估中态势评估中目标的事件一般分为目标的事件一般分为辐射源事件辐射源事件、目标机动事件目标机动事件及及与目标群结构相关的事件与目标群结构相关的事件。辐射源事件辐射源事件主要包括目标上的各类辐射源（如雷达、主要包括目标上的各类辐射源（如雷达、电台、干扰机等）的开电台、干扰机等）的开/关机事件。关机事件。在军事对抗中，各种类型的在军事对抗中，各种类型的辐射源开机辐射源开机一般代一般代表着表着某种行动即将展开某种行动即将展开；辐射源关机辐射源关机事件一般代表事

12、件一般代表着着某个行动已经完成某个行动已经完成。辐射源事件可以根据一级融。辐射源事件可以根据一级融合的输入直接做出判断。合的输入直接做出判断。目标机动事件目标机动事件包括目标做匀速包括目标做匀速/加速加速/减速、拐减速、拐弯和水平弯和水平/爬高爬高/俯冲运动等。俯冲运动等。目标机动事件检测需要根据一级融合得到的目目标机动事件检测需要根据一级融合得到的目标状态信息，对不同的机动事件设定相应的发生条标状态信息，对不同的机动事件设定相应的发生条件进行判断。件进行判断。与目标群结构相关的事件与目标群结构相关的事件主要包括发现新目标、主要包括发现新目标、目标消失等，它需要一定的知识检测。目标消失等，它需

13、要一定的知识检测。目标分群目标分群的目的是揭示目标之间的相互联系，的目的是揭示目标之间的相互联系，确定相互合作关系，从而解释问题领域的各种行为。确定相互合作关系，从而解释问题领域的各种行为。（2 2）目标分群目标分群 目标分群目标分群是根据目标的可用数据按空间、相互是根据目标的可用数据按空间、相互关系等属性逐级分群的过程，分群按低级到高级顺关系等属性逐级分群的过程，分群按低级到高级顺序可分为序可分为目标对象目标对象、空间群空间群、功能群功能群以及以及敌方敌方/我方我方/中立方群中立方群四个层次，如图四个层次，如图6.46.4所示。所示。敌敌/我我/中立群中立群功能群功能群空间群空间群战场目标战

14、场目标图图6.4 目标分群层次图目标分群层次图 战场目标战场目标是战场上的各个威胁单元。是战场上的各个威胁单元。空间群空间群是是在空间位置和行为上具有一定在空间位置和行为上具有一定相似特性相似特性的的目标集合目标集合。功能群功能群是具有相同战略目标的多个是具有相同战略目标的多个相关空间群组成相关空间群组成的集合的集合，在一个功能群中，各个空间群可能有不同，在一个功能群中，各个空间群可能有不同的攻击或防御目标，但多个空间群相互协同作战以的攻击或防御目标，但多个空间群相互协同作战以实现共同的战略目标。实现共同的战略目标。敌敌/我我/中立群中立群功能群功能群空间群空间群战场目标战场目标图图6.4 目

15、标分群层次图目标分群层次图 敌敌/我我/中立群中立群是将所有功能群按照敌方、我方是将所有功能群按照敌方、我方和中立方进行划分，形成战场的三大阵营。和中立方进行划分，形成战场的三大阵营。态势理解态势理解是根据态势觉察生成的态势特征，结是根据态势觉察生成的态势特征，结合领域专家的军事知识对当前态势进行解释，用于合领域专家的军事知识对当前态势进行解释，用于判断敌方意图和作战计划的识别。在态势理解过程判断敌方意图和作战计划的识别。在态势理解过程中，军事领域知识起着决定作用。中，军事领域知识起着决定作用。2 2 态势理解态势理解 态势预测态势预测是根据态势理解的结果对未来可能出是根据态势理解的结果对未来

16、可能出现的态势进行预测。对于态势实体，可利用其位置现的态势进行预测。对于态势实体，可利用其位置预测、活动的可能范围、事件的可能演变、惯用战预测、活动的可能范围、事件的可能演变、惯用战术，进行综合分析和判定而得到未来态势。术，进行综合分析和判定而得到未来态势。3 3 态势预测态势预测 态势预测态势预测包含对态势实体运动参数的预测，因包含对态势实体运动参数的预测，因此可以称为态势预测融合。同时态势预测也是对战此可以称为态势预测融合。同时态势预测也是对战场未来态势的推断，因此也涉及了态势理解中态势场未来态势的推断，因此也涉及了态势理解中态势抽象和分析的内容，在处理方法上态势理解和态势抽象和分析的内容，在处理方法上态势理解和态势预测是类似的。预测是类似的。态势预测态势预测是一个不断进行的动态过程，对态势是一个不断进行的动态过程，对态势的预测也是下一阶段态势理解需要进行的工作，因的预测也是下一阶段态势理解需要进行的工作，因此态势预测和态势理解也可以认为是统一的。此态势预测和态势理解也可以认为是统一的。综上所述，综上所述，态势评估态势评估的各级处理根据问题的不的各级处理根据问题的不同实现不同的功能