数据融合技术的目标状态融合指标体系研究

数据融合技术的目标状态融合指标体系研究

（1 中国电子科技集团公司第二十八研究所C4ISR国防重点实验室南京210007

2 蚌埠坦克学院装备运用系蚌埠233000）

于永生1刁联旺1，2裘海蓉1王晓璇1

【摘要】本文讨论了衡量数据融合技术的状态和识别融合度量指标体系。并详细地介绍了产生这些指标的客观现实，提出了衡量数据处理平台质量和衡量目标处理质量两大类的数据融合技术度量指标。

【关键词】传感器数据源数据处理平台综合处理能力目标处理能力

[Abstract] An index-based system for evaluating the performance of data fusion technology was discussed in this paper. In addition, the reality about how these indexes produced was presented in detail. Subsequently, two aspects of evaluation index, the quality of system processing and target processing were proposed in this paper.

[Key words] sensor, data source, plat of data process, integration processing capability, target processing capability

1.引言

随着科学技术的不断进步，新型传感器大量面世，目标感知手段日益丰富，信息来源愈加全面，信息种类愈加完整。这些有利条件，对数据/信息融合技术[1]的发展，提供一个崭新的、广阔的研究和应用空间，同时也对数据/信息融合技术的度量研究提供了发展平台。

数据融合概念起源于上个世纪七十年代，随着数据融合的研究不断深入，成果的应用已扩展到众多领域，概念已从数据融合发展到信息融合。作为C4ISR系统，计算机处理的信息是以数据表示，不论任何形式的信息均应转化为表示信息特征的数据，计算机才可以进行处理；另外，数据融合、信息融合的各处理模型都是用数学公式描述，处理方法基本上都是数值计算，因此本文用数据融合来表示融合问题。

2.问题提出

从海湾战争以来，我国数据融合技术的研究得到蓬勃发展，不仅有大量的理论研究成果问世，而且在众多领域内获得成功应用，多雷达数据融合技术的应用[2] [3] 是一个典型范例。

相对数据融合技术本身的研究和应用，数据融合技术的度量研究与应用明显落后，虽然有众多理论研究成果，但应用效果不理想，分析其主要原因在于：（1）理论与实践联系不紧密。数据融合技术研究，必须是针对某一领域的研究成果，才有应用价值和生命力，否则，只能是纸上谈兵。只有运用该领域的明确需求，来衡量相应的数据融合技术产品与成果的成熟度，才能

是有效的、可行的。如果这一环节脱离，将得不到任何好的结果。（2）缺乏对数据处理平台的研究。数据融合作为一门新兴学科，得到科技界的一致赞同。目前的数据融合研究，主要集中在目标本身的信息处理上。如目标信息的检验、校正、关联、估计等多传感器目标跟踪方面，研究的非常深入。但是对完成多传感器目标跟踪的数据处理平台研究很不充分。

什么是数据处理平台？我们知道目标运动是相对某一参照系的运动，参照系的不同，描述目标运动的状态参数及其参数值是不同的，参照系的选择是数据处理平台研究的重要内容之一。同样我们也知道，雷达的电磁辐射信号，是由时域和频域两大类参数来表示，不同类型的雷达会有不同的电磁辐射信号，可以通过电磁辐射信号对目标进行识别，弄清目标的部分身份（属性）要素，那么如何选择时域和频域的参数及数据量化，也是数据处理平台研究的重要内容之一。说到这里，可以明确数据处理平台的定义：为了按照某一规律而展开的数据处理得以正确、完全实施，依据该规律建立的数据加工方法、加工精度、加工步骤以及设置的数据存储容量等构成的数据加工（支持）平台。

因此，数据处理平台是目标数据融合的处理基础，不同应用领域的数据融合技术对数据处理平台要求，会有很大差异。本文提出的目标状态和身份（属性）融合的度量指标体系，就是从数据处理平台和目标信息处理两个方面展开的，用综合处理能力来对数据处理平台进行度量，用目标处理能力来对目标本身的信息处理进行度量。

3.数据融合技术的目标状态融合指标分析

3.1 数据处理平台度量分析

它是数据融合处理的一般能力，主要从宏观上度量数据处理平台的质量，包含以下4个方面：

3.1.1 处理的数据源

数据融合的本质，就是将多路信息源提供的目标数据信息融合起来，形成质量更高的目标信息。不同应用领域针对信息源的不同，会产生不同的数据处理和融合方法，同一应用领域也会产生不同的数据处理和融合方法。方法的差异，决定着数据处理平台的不同。而信息源的种类、传感器的型号多种多样，用途也各不相同，有的信息源目标信息质量在这一方面较高，有的信息源目标信息质量在另一方面较高，同一类信息源的目标信息质量也有高有低。检查数据处理平台能处理的信息源对象，是衡量平台能适应的目标信息数据环境的优异程度，一般指信息源的类型/型号及数据报告等。

3.1.2 处理的范围

数据融合在军事领域中的应用，主要是针对目标而言。作为目标的时空状态是用运动矢量进行度量，运动矢量的基本要素是由参照点、大小、方向、时刻等要素构成；目标的身份（属性）是用范围来度量，范围的基本要素是由各种具有明确定义的参数项组成。

⑴空间区域范围

不同的应用领域会采用适合自己的参照系来度量目标的时空运动状

态，相同的应用领域也会有不同的参照系来度量目标的时空运动状态，

描述地面、海上、空中、空间目标的参照系（坐标系）是有明显差别。

检查参照系的精度，是衡量数据处理平台对目标坐标的处理范围宽广程

度，一般指能在规定的误差范围内，处理目标的区域大小。

⑵目标性能范围

不同的应用领域所关注的目标差异较大，研制的数据融合系统能处理的目标也是不一样的，主要是在目标的速度快慢上、机动量的大小上

不同。检查目标的速度范围、机动能力等，是衡量数据处理平台对目标

运动状态的处理范围，一般指能在规定的误差范围内，处理目标的性能

参数范围宽广。

⑶枚举参数范围

不同的应用领域，对目标身份（属性）的掌握需求不尽相同，但描述目标身份（属性）的各参数项，各自的定义是明确、唯一的。如目标

的数量参数构成、目标形状参数构成、目标电磁频谱参数构成等等。检

查目标参数项和组成，是衡量数据处理平台对目标的身份（属性）设置

完整和符合程度，一般指各参数项的参数组成范围的符合与完整性。3.1.3 处理的容量

数据融合技术的一个显著特点，就是对多路信息源进行目标信息处理，在充分使用各信息源的目标信息基础上，获得质量更高的目标融合信息。因此数据处理平台能容纳目标的信息量是一个重要指标。

⑴接收及存储的目标信息容量

接入的信息源越多，融合处理的依据越充分，融合的目标信息越可靠；接入的目标信息量越大，融合处理的效果越好，融合的目标信息越

准确。从理论上讲，信息源数量越多、目标的信息量越大，越有利于数

据融合技术的效能发挥，融合的目标信息质量越高。但是，受数据处理

平台的限制，接入的信息源数量、目标的信息量都有一个度，不可能无

限制。检查接收的信息源数量和目标信息量，是衡量数据处理平台能存

储与处理的输入信息容量大小，一般指接收的信息源总数和接收的目标

总数。

⑵报出及存储的目标信息容量

数据处理平台是目标数据融合的处理基础，不同应用领域的数据融合系统是按照本领域的需求而设计的，数据处理平台处理的目标数量会

有很大差异。从效果上讲，处理的目标数量越多越好，但是受计算机软

硬件平台的影响，处理的目标数量是有限的。检查处理的目标数量，是

衡量数据处理平台能存储与处理的输出的目标数量大小，一般指跟踪的

目标总数。

3.1.4 处理的时效

计算机技术的发展日新月异，运算速度越来越快、存储容量越来越大，但以二进制加法运算的计算方法始终不变，一切以计算机为运算载体的数学计算都受此限制，数据融合系统也不例外。数据加工方法的选择，数据加工精度的要求，数据加工步骤的安排以及数据存储容量的设置等数据处理平台的研制，决定着其数据处理的时效性。同时，数据处理平台的数据处理时效