多傳感器交叉提示技術(shù)若干問題

樊 浩， 黃樹彩， 韋道知， 高美鳳

(1.空軍工程大學(xué)防空反導(dǎo)學(xué)院，陜西 三原 713800; 2.中國人民解放軍93507部隊，石家莊 050207)

0 引言

多傳感器組網(wǎng)協(xié)同探測可以有效發(fā)揮不同傳感器的能力以增強(qiáng)對目標(biāo)的探測、識別和跟蹤能力。其中，傳感器交叉提示是協(xié)同探測的一個重要方式。所謂一個傳感器對另一個傳感器的提示，就是當(dāng)一個傳感器得到有關(guān)目標(biāo)的估計信息后提示給另一個傳感器，被提示傳感器根據(jù)提示傳感器提供的提示信息迅速指向目標(biāo)進(jìn)行協(xié)同探測，為信息融合提供必需的數(shù)據(jù)。

本文在系統(tǒng)總結(jié)多傳感器交叉提示技術(shù)研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，詳細(xì)分析研究了多傳感器交叉提示的若干相關(guān)問題，對多傳感器交叉提示問題進(jìn)行了有益的嘗試和探索，為更好地研究多傳感器協(xié)同技術(shù)奠定了基礎(chǔ)。

1 多傳感器交叉提示技術(shù)研究現(xiàn)狀

文獻(xiàn)［1］認(rèn)為傳感器的提示是一個協(xié)作的處理過程，對共同的目標(biāo)利用不同的傳感器獲取數(shù)據(jù)，即可利用一個傳感器的觀測或跟蹤數(shù)據(jù)使另一個傳感器指向目標(biāo)，通過分析另一個傳感器的探測信息來確認(rèn)獲取的目標(biāo)和先前獲取的目標(biāo)是同一目標(biāo)。文獻(xiàn)［2］認(rèn)為一個傳感器獲取的信息可能被另外的傳感器利用來達(dá)到更快的探測。以上對交叉提示的描述表明其可以增強(qiáng)探測預(yù)警的準(zhǔn)確性和及時性。

文獻(xiàn)［3］認(rèn)為傳感器提示就是當(dāng)單個傳感器探測到目標(biāo)后提示其他傳感器監(jiān)視這個目標(biāo)的區(qū)域，被動傳感器提示主動傳感器，以使主動傳感器在需要的時候開啟，低分辨率傳感器提示高分辨率傳感器，虛警率高的提示虛警率低的傳感器，以提供關(guān)于目標(biāo)的高可靠信息。

文獻(xiàn)［4］把傳感器管理和傳感器提示聯(lián)系起來，認(rèn)為傳感器管理不僅包括傳感器的控制還包括傳感器的提示，而且把傳感器提示定義為兩個形式:一是傳感器的交接，以確保大跨區(qū)目標(biāo)平滑的轉(zhuǎn)換和跟蹤誤差的降低;二是通過另一個傳感器來協(xié)助進(jìn)行目標(biāo)額外或更詳細(xì)信息的獲取。

文獻(xiàn)［5］集中討論軍事監(jiān)視環(huán)境下通過提示和交接協(xié)同地跟蹤目標(biāo)，提出了基于整子(holon)控制結(jié)構(gòu)對不同的傳感器資源進(jìn)行管理，并指出提示和交接的兩種情形:同一平臺的傳感器之間以及不同平臺的傳感器之間的交接和提示。

文獻(xiàn)［6］認(rèn)為在多傳感器多平臺系統(tǒng)中，把正確的傳感器在正確的時間分配給正確的目標(biāo)的能力需要傳感器之間的交叉提示，同時這對于融合操作和優(yōu)化資源配置是必須的。

文獻(xiàn)［7］研究了同地配置下ESM(電子支援措施)對2D雷達(dá)、3D雷達(dá)以及紅外傳感器(主要是IRST)對3D雷達(dá)的引導(dǎo)提示概率并對其進(jìn)行了解析表達(dá)，討論了引導(dǎo)提示成功概率的性質(zhì)。

文獻(xiàn)［8－9］研究了同一平面異地配置下ESM對2D雷達(dá)以及IRST對3D雷達(dá)的引導(dǎo)，推導(dǎo)了引導(dǎo)方程，分析了引導(dǎo)誤差，并對引導(dǎo)誤差和引導(dǎo)概率進(jìn)行了仿真。

文獻(xiàn)［10 －11］利用多智能體(Multi－Agent，MA)理論研究了基于多智能體理論的分布式協(xié)同策略，較好地解決了傳感器網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同目標(biāo)跟蹤問題。多智能體之間通過協(xié)作協(xié)議來實現(xiàn)智能體之間的協(xié)同，使多個智能體的行為呈現(xiàn)一致性，從而實現(xiàn)整體目標(biāo)?？梢云鸬綄崿F(xiàn)信息共享、統(tǒng)一協(xié)調(diào)傳感器探測行為、提高信息融合系統(tǒng)綜合效能的作用。其符合自動交叉提示的要求，用于交叉提示將會取得較好效果。

文獻(xiàn)［12］提出了一種基于MA協(xié)商的自動交叉提示技術(shù)，一個傳感器Agent感知到環(huán)境中的一個事件后，首先建立一個能夠響應(yīng)這個事件的候選Agent聯(lián)合，然后與聯(lián)合中的Agent進(jìn)行協(xié)商以實現(xiàn)任務(wù)的最佳執(zhí)行，并采用一個多維、多步的協(xié)商策略，發(fā)起協(xié)商的Agent與響應(yīng)Agent之間充分就傳感器完成協(xié)作任務(wù)的資源約束和時間約束進(jìn)行協(xié)商，以期任務(wù)能在最合適的時間以最大的合成效用得以執(zhí)行。

在科索沃戰(zhàn)爭中，美國空軍利用U2偵察機(jī)和“捕食者”無人機(jī)的交叉提示來精確定位目標(biāo)。同樣在阿富汗戰(zhàn)爭中，“全球鷹”提示“捕食者”飛向可疑目標(biāo)進(jìn)行偵察。

交叉提示將在未來的情報、監(jiān)視、偵察(ISR)系統(tǒng)的發(fā)展中占據(jù)中心的位置，其中很顯著的應(yīng)用即美國空軍的目標(biāo)導(dǎo)向和交叉提示系統(tǒng)［13］(Airborne Targeting and Cross－Cueing System，ATACCS)。該系統(tǒng)運用多傳感器交叉提示技術(shù)，允許系統(tǒng)用一個傳感器檢測目標(biāo)，然后動態(tài)地重新分配任務(wù)給其他傳感器實時地收集額外的關(guān)于目標(biāo)的信息;然后再利用成熟的ATC/R算法來確定目標(biāo)的身份信息;最后，該系統(tǒng)將預(yù)處理大量的傳感器平臺上的數(shù)據(jù)，用地理位置的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，通過數(shù)據(jù)鏈僅發(fā)送相關(guān)的信息給地面站。這不但能減少圖像分析者的工作量，而且還能減少數(shù)據(jù)鏈的負(fù)擔(dān)。

2003年5月8日～14日，美國陸軍利用裝備了戰(zhàn)術(shù)無人機(jī)雷達(dá)(TUAVR)的“獵犬”無人機(jī)進(jìn)行了一系列作戰(zhàn)任務(wù)試驗，成功地演示了增強(qiáng)的偵察能力。演示的高潮是兩架“獵犬”執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)，一架裝有合成孔徑雷達(dá)(SAR)/活動目標(biāo)指示器(MTI)，另一架裝有“獵犬”標(biāo)準(zhǔn)電光/紅外傳感器(EO/IR)有效載荷。操作員接受不到兩周時間的熟悉雷達(dá)訓(xùn)練，便能夠使用SAR/MTI套接能力以及傳感器交叉提示技術(shù)縱覽探測整個目標(biāo)區(qū)域。即利用TUAVR探測目標(biāo)，并用EO/IR有效載荷確認(rèn)識別它們。

文獻(xiàn)［14］給出了用MTI數(shù)據(jù)來增強(qiáng)無人機(jī)定位、跟蹤、分類和鑒別目標(biāo)的能力，給出了兩個驗證方案:1)聯(lián)合監(jiān)視目標(biāo)攻擊雷達(dá)系統(tǒng)(JSTARS)和無人機(jī)(UAV)之間的交叉提示，接收衛(wèi)星鏈下傳的JSTARS數(shù)據(jù)來提示“捕食者”UAV的地面控制站以快速地定位、跟蹤、分類移動的目標(biāo);2)無人機(jī)內(nèi)部戰(zhàn)術(shù)增強(qiáng)合成孔徑雷達(dá)(TESAR)和EO/IR之間的交叉提示。

縱觀多傳感器交叉提示技術(shù)研究的現(xiàn)狀，只是片面描述了傳感器交叉提示的含義及在某一方面的應(yīng)用，沒有給出其完整的定義，對交叉提示技術(shù)的其他相關(guān)問題研究甚少，且沒有進(jìn)行全面梳理與研究。

2 傳感器交叉提示的概念

綜合現(xiàn)有文獻(xiàn)，將傳感器交叉提示定義為:當(dāng)一個傳感器發(fā)現(xiàn)了潛在的目標(biāo)時，會提示其他傳感器直接對該目標(biāo)進(jìn)行額外或更詳細(xì)信息的獲取，為信息融合提供必需的數(shù)據(jù);同時又能夠在目標(biāo)稍縱即逝的情況下，要求其他傳感器馬上對這個可疑目標(biāo)進(jìn)行觀測，以滿足時間上的緊迫信息需求，即進(jìn)行目標(biāo)交接;交叉指的是傳感器彼此之間互相提示，被提示的傳感器也可能是發(fā)送提示的傳感器，反之亦然。其中包括和哪個傳感器進(jìn)行協(xié)作、協(xié)作時傳感器資源沖突的解決方法，即多傳感器交叉提示中的協(xié)作、協(xié)調(diào)機(jī)制以及協(xié)作的傳感器怎樣協(xié)商進(jìn)行對任務(wù)的更好執(zhí)行調(diào)度，即多傳感器交叉提示中的協(xié)商機(jī)制。

3 多傳感器交叉提示的地位及作用

3.1 多傳感器交叉提示地位

1)與傳感器管理的關(guān)系。

交叉提示技術(shù)和傳感器控制共同構(gòu)成了傳感器管理的內(nèi)容，傳感器交叉提示是傳感器管理系統(tǒng)的一個重要組成部分［4，15］。

2)與信息融合的關(guān)系。

信息融合是集中式的，它把所有傳感器發(fā)送來的信息進(jìn)行融合得到一個較為精確的信息［16］，所需信息量大，處理耗時長。傳感器交叉提示是分散式的，在傳感器數(shù)據(jù)豐富的環(huán)境下，通過控制數(shù)據(jù)獲取過程有選擇地獲取傳感器的信息，僅收集和存儲那些真正需要的數(shù)據(jù)，從而使各傳感器避免過量的數(shù)據(jù)存儲和計算。

同時，傳感器交叉提示是更好地進(jìn)行信息融合的技術(shù)基礎(chǔ)，構(gòu)成了信息融合系統(tǒng)的反饋環(huán)節(jié)，彌補了信息融合的不足，提高了傳感器的利用率。由此看出，兩者是相反又互補的關(guān)系。

3)與傳感器指示交接的關(guān)系。

傳感器交叉提示強(qiáng)調(diào)交叉，提示是對等的，傳感器之間彼此互相提示，被提示者不必一定要對其做出響應(yīng)，提示也可以分等級，等級越高的提示要求越快地響應(yīng)，目的是更精確地探測、識別以及跟蹤目標(biāo)等。傳感器指示交接是命令式的，被指示的要對其做出響應(yīng)，目的是保證目標(biāo)軌跡觀測的連續(xù)性。傳感器交叉提示廣義上也包含了傳感器的指示交接內(nèi)容。

3.2 多傳感器交叉提示作用

1)交叉提示減少了融合所需的時間和資源，將很大程度上減少目標(biāo)搜索分類時間并減少關(guān)聯(lián)/融合所必需的資源，同時降低了處理器的能力及通訊要求，提高了決策時間和數(shù)據(jù)融合系統(tǒng)的精度并增加態(tài)勢感知。

2)傳感器交叉提示優(yōu)化了傳感器的覆蓋和傳感器平臺之間的信息流動，從而更有效地搜索，增強(qiáng)檢測效能。

3)傳感器在需要時被開啟，其余時刻處于休眠狀態(tài)，節(jié)省資源且提高資源利用率。

4)在出現(xiàn)稍縱即逝目標(biāo)的情況下，要求其他傳感器能夠馬上對這個可疑目標(biāo)進(jìn)行觀測，以滿足時間上的緊急信息需求。

4 多傳感器交叉提示的條件及內(nèi)容

傳感器交叉提示的條件描述了傳感器網(wǎng)絡(luò)在何時需要傳感器之間的提示，描述如下。

當(dāng)傳感器網(wǎng)絡(luò)中的一個傳感器發(fā)現(xiàn)了潛在的目標(biāo)時，傳感器(或融合中心)根據(jù)當(dāng)前所獲取目標(biāo)信息融合判斷:

1)是否達(dá)到融合中心預(yù)先設(shè)置的期望性能指標(biāo)(包括期望的目標(biāo)探測概率、正確識別概率以及跟蹤的精度等);

2)目標(biāo)是否還在當(dāng)前傳感器的探測、跟蹤范圍內(nèi)，進(jìn)而決定是否需要進(jìn)行目標(biāo)交接，其交接條件為①目標(biāo)即將離開當(dāng)前傳感器的跟蹤區(qū)域;② 另一個更高優(yōu)先級的目標(biāo)進(jìn)入當(dāng)前傳感器的可跟蹤區(qū)域，且當(dāng)前傳感器同時只能探測跟蹤一個目標(biāo);③ 當(dāng)前正在跟蹤目標(biāo)的傳感器只有一個(例如雷達(dá))，且由于某種原因(故障或受到反輻射導(dǎo)彈威脅必須關(guān)機(jī))不能工作時，需要把目標(biāo)交接給其他傳感器。

綜上，當(dāng)信息量不足以達(dá)到期望的探測、識別、跟蹤性能指標(biāo)以及需要目標(biāo)交接時，傳感器之間需要交叉提示以獲取更多、更詳細(xì)的信息從而確認(rèn)目標(biāo)、提高正確識別率以及跟蹤精度。

滿足了交叉提示的條件，開始進(jìn)行傳感器的提示。軍事上，自動交叉提示的內(nèi)容是目標(biāo)信息等內(nèi)容，包含以下幾方面:

1)所執(zhí)行的具體任務(wù)項(包括任務(wù)的類型，如探測、識別、跟蹤，開始、結(jié)束時間，所探測的信息種類及精度);

2)發(fā)送提示信息的傳感器平臺位置信息(經(jīng)緯度、高度或在某坐標(biāo)系中的位置等);

3)發(fā)送提示信息的傳感器所探測到的關(guān)于目標(biāo)或可疑區(qū)域的信息(目標(biāo)狀態(tài)或身份的粗略估計或可疑區(qū)域的大致范圍)。

5 多傳感器交叉提示技術(shù)需求

5.1 交叉提示技術(shù)對傳感器的要求

傳感器交叉提示對傳感器以及系統(tǒng)設(shè)計的要求可歸納為4個方面:

1)要求傳感器能夠?qū)崟r、在線彼此交叉提示;

2)平臺設(shè)計要考慮到交叉提示軟件的代價，通信鏈路要便于交叉提示;

3)要考慮到傳感器的可獲得性，即目前的信息知識對于期望的行動所需的額外信息;

4)傳感器不僅要能作為探測系統(tǒng)獨立進(jìn)行目標(biāo)信息獲取，而且還要能成為“系統(tǒng)中的系統(tǒng)”，在作戰(zhàn)中心的指揮和控制下，通過通訊網(wǎng)絡(luò)與其他傳感器聯(lián)合進(jìn)行目標(biāo)信息的獲取，即要求傳感器具有一定的自主性。

綜上，根據(jù)現(xiàn)有文獻(xiàn)和技術(shù)發(fā)展可預(yù)測實現(xiàn)多傳感器交叉提示最佳的方式就是多智能體技術(shù)(Multi－Agent Technology，MAT)［17］，它也將成為交叉提示技術(shù)的發(fā)展趨勢，即把探測網(wǎng)中的傳感器看作一個智能體(Agent)，單個傳感器Agent可以單獨執(zhí)行任務(wù)，也可以和其他傳感器Agent組成多Agent系統(tǒng)協(xié)作共同完成任務(wù)，以解決單個Agent不能解決的復(fù)雜問題，體現(xiàn)了傳感器的自主性和協(xié)作性。把MAT應(yīng)用于傳感器的交叉提示中，必然對傳感器管理結(jié)構(gòu)以及其作為反饋環(huán)節(jié)組成的信息融合系統(tǒng)結(jié)構(gòu)提出了新要求，所以應(yīng)首先基于MAT來構(gòu)建傳感器網(wǎng)絡(luò)中的多傳感器協(xié)作管理結(jié)構(gòu)以及多傳感器交叉提示的信息融合結(jié)構(gòu)。

5.2 基于MAT的多傳感器協(xié)作管理結(jié)構(gòu)

從地理位置上看，傳感器在戰(zhàn)場空間的分布兼具“集中性”和“分散性”，“集中性”是指傳感器都是以作戰(zhàn)平臺為載體相對集中分布，且受本平臺的控制和管理;“分散性”指傳感器分布在陸?？仗斓牧Ⅲw空間中，占據(jù)的總體空間范圍大，通過戰(zhàn)術(shù)信息網(wǎng)連接而構(gòu)成龐大的傳感器立體探測網(wǎng)［18］?；贛AT構(gòu)建的具有多傳感器交叉提示功能的傳感器協(xié)作管理結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 基于MAT的多傳感器協(xié)作管理結(jié)構(gòu)Fig.1 Configuration map of multi－sensor cooperation management based on MAT

這里對作戰(zhàn)平臺采用兩類Agent:傳感器管理Agent和成員Agent。傳感器管理Agent一般由作戰(zhàn)平臺的指揮控制系統(tǒng)擔(dān)任，它有雙重職能:1)根據(jù)指揮控制融合中心傳感器管理的任務(wù)與其他平臺的傳感器管理Agent進(jìn)行交互，實現(xiàn)作戰(zhàn)平臺之間的任務(wù)協(xié)同和交叉提示;2)對平臺內(nèi)的傳感器成員進(jìn)行管理，即將平臺作戰(zhàn)任務(wù)進(jìn)行分解，分配給本平臺內(nèi)的個體傳感器成員，并對其任務(wù)執(zhí)行過程進(jìn)行監(jiān)控，以及擔(dān)當(dāng)不同平臺個體傳感器進(jìn)行通訊協(xié)作的“橋梁”。成員Agent可以是單個傳感器，也可以是傳感器的組合，負(fù)責(zé)執(zhí)行傳感器管理Agent分配的任務(wù)，它們之間也可以通過通信和協(xié)調(diào)實現(xiàn)作戰(zhàn)平臺內(nèi)的任務(wù)協(xié)同和交叉提示。

5.3 基于MAT的交叉提示信息融合結(jié)構(gòu)

多傳感器交叉提示的目的是為了更好地進(jìn)行信息融合，是構(gòu)成信息融合體系的重要反饋環(huán)節(jié)。一方面，信息融合中心可對各傳感器獲取的以及其自身的狀態(tài)信息進(jìn)行分析、處理與融合，從而產(chǎn)生融合結(jié)果，確定所需執(zhí)行的目標(biāo)任務(wù);另一方面，融合中心得出的關(guān)于任務(wù)的完成情況、還需執(zhí)行的任務(wù)等可以作為驅(qū)動多傳感器交叉提示的依據(jù)。MAT較好地滿足了構(gòu)建具有交叉提示功能多傳感器信息融合系統(tǒng)的需求，結(jié)合以上所提出的基于MAT的多傳感器協(xié)作管理結(jié)構(gòu)，構(gòu)造基于MAT的多傳感器交叉提示信息融合結(jié)構(gòu)，如圖2 所示［19－21］。

圖2 基于MAT的交叉提示信息融合結(jié)構(gòu)Fig.2 Configuration of information fusion with cross－cueing based on MAT

其中各Agent的功能及其運行機(jī)制如下。

1)平臺融合Agent。

①從全局融合Agent獲取各平臺傳感器Agent的地理位置、狀態(tài)、能力等信息;

②各平臺融合Agent將下轄的各傳感器的情況和能力(傳感器工作是否正常、傳感器的最大跟蹤能力、最大跟蹤距離、跟蹤精度等)等信息提交給傳感器管理Agent;

③對各傳感器Agent發(fā)送來的所有相關(guān)信息進(jìn)行融合并進(jìn)行局部態(tài)勢和威脅估計;

④根據(jù)傳感器管理Agent的需求，把融合后的目標(biāo)估計信息作為傳感器管理Agent優(yōu)化傳感器管理策略的依據(jù);

⑤根據(jù)傳感器管理Agent的分配任務(wù)(傳感器目標(biāo)配對)對特定的傳感器組合的數(shù)據(jù)使用適當(dāng)?shù)娜诤喜呗赃M(jìn)行融合估計;

⑥接受傳感器Agent的請求，為傳感器Agent提供其他傳感器Agent的行為策略、其他相關(guān)資源以及融合結(jié)果。

2)全局融合Agent。

①存儲以及實時更新各平臺傳感器Agent的地理位置、狀態(tài)、能力等信息，相當(dāng)于一個傳感器性能、配置知識庫;

②對各平臺融合Agent發(fā)送來的所有相關(guān)信息進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，并進(jìn)行態(tài)勢和威脅估計以及產(chǎn)生、分配相應(yīng)的目標(biāo)任務(wù);

③對系統(tǒng)任務(wù)的性能指標(biāo)以及是否需要目標(biāo)交接進(jìn)行監(jiān)控，以便確認(rèn)所要求的總體性能指標(biāo)是否達(dá)到和保證目標(biāo)盡可能連續(xù)“可見”。

3)傳感器管理Agent。

①接收傳感器Agent不能完成的任務(wù)或需要協(xié)作完成的任務(wù)以及協(xié)作的提示請求信息;

②根據(jù)協(xié)作任務(wù)的請求獲取平臺下傳感器Agent執(zhí)行任務(wù)的現(xiàn)狀和能力，并提供給發(fā)出協(xié)作的傳感器Agent;

③根據(jù)平臺/全局融合Agent的態(tài)勢、威脅估計和信息需求確定下一個管理周期需要執(zhí)行的任務(wù)清單(包括任務(wù)優(yōu)先級和性能指標(biāo))，并對管理員根據(jù)戰(zhàn)術(shù)需求輸入的任務(wù)以及傳感器Agent提出的請求任務(wù)進(jìn)行管理并把任務(wù)傳遞給傳感器平臺下的單個傳感器。

4)傳感器Agent。

傳感器Agent的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示，它進(jìn)行任務(wù)規(guī)劃與目標(biāo)信息獲取，并將測量數(shù)據(jù)傳送給平臺融合Agent。

①任務(wù)規(guī)劃層根據(jù)平臺/全局融合Agent、其他傳感器Agent發(fā)送來的信息、傳感器管理Agent分配的任務(wù)和其優(yōu)先級以及自身的能力狀態(tài)確定在下一個傳感器管理周期各傳感器需完成的任務(wù)集及如何對其任務(wù)執(zhí)行進(jìn)行調(diào)度;

②通訊層通過規(guī)劃層可了解傳感器Agent完成任務(wù)的狀態(tài)和能力，只有那些能被該傳感器Agent完成的任務(wù)(或把該任務(wù)分解成若干個子任務(wù)，把可以執(zhí)行的子任務(wù)交由此傳感器Agent來執(zhí)行)才被傳送到規(guī)劃層，如果某些任務(wù)無法執(zhí)行，通訊層將確定應(yīng)該由其他傳感器Agent協(xié)作執(zhí)行的任務(wù)，或者將結(jié)果通知給其他傳感器Agent;

③Agent內(nèi)部規(guī)劃層和執(zhí)行層之間的信息傳送由通訊層負(fù)責(zé)，它發(fā)送其不能完成的任務(wù)/分解后的子任務(wù)(需要協(xié)作完成的任務(wù))以及協(xié)作的請求提示信息，也接收來自本平臺或其他平臺傳感器Agent以及融合中心的任務(wù)執(zhí)行請求、通知、提示或結(jié)果信息，同時該層也支持分布式?jīng)Q策中的協(xié)商過程，根據(jù)傳感器Agent中的任務(wù)安排協(xié)商以怎樣的調(diào)度形式完成提示的任務(wù)，最后確定下一個管理周期內(nèi)所要執(zhí)行的傳感器任務(wù)及其優(yōu)先級;

④任務(wù)執(zhí)行層的功能取決于傳感器的類型及其完成傳感器任務(wù)的能力。

5)傳感器控制Agent。

與傳感器實體綁定，用來直接驅(qū)動或控制所對應(yīng)的資源，負(fù)責(zé)把傳感器任務(wù)協(xié)商方案轉(zhuǎn)換為傳感器可執(zhí)行的命令，同時還完成傳感器的模式、參數(shù)選擇等具體操作。

6 基于任務(wù)驅(qū)動的多傳感器交叉提示過程

傳感器交叉提示本質(zhì)上是根據(jù)當(dāng)前的信息，對于期望的行動獲取額外信息或執(zhí)行其他操作的過程。其中期望的行動就是系統(tǒng)所要執(zhí)行的任務(wù)，當(dāng)前的信息就是當(dāng)前所獲取的關(guān)于目標(biāo)信息以及態(tài)勢、威脅評估結(jié)果，所需的額外信息就是提示其他傳感器獲取額外的或更精確的目標(biāo)信息，最后信息融合中心通過融合多個傳感器獲取的目標(biāo)信息來完成系統(tǒng)所要執(zhí)行的任務(wù)。任務(wù)的產(chǎn)生、執(zhí)行驅(qū)動著交叉提示過程的完成，并貫穿于多傳感器交叉提示過程的始終。基于任務(wù)驅(qū)動的多傳感器交叉提示過程的示意圖如圖3所示。

圖3 基于任務(wù)驅(qū)動的多傳感器交叉提示過程示意圖Fig.3 Sketch map of multi－sensor cross－cueing course based on task driving

首先，平臺融合中心根據(jù)發(fā)現(xiàn)目標(biāo)的傳感器節(jié)點獲得的關(guān)于目標(biāo)身份和狀態(tài)的粗略估計信息，全局融合中心預(yù)先存儲的或?qū)崟r偵察到的戰(zhàn)場動態(tài)變化的傳感器配置、位置、性能知識、態(tài)勢、威脅評估結(jié)果，以及所要完成的目標(biāo)任務(wù)性能等信息確定當(dāng)前時刻的所需執(zhí)行的任務(wù)，并根據(jù)相關(guān)信息將其分成兩種:1)平臺融合中心確定的或全局融合中心分配的，只需某個傳感器就能夠獨立完成而不需要協(xié)作執(zhí)行的任務(wù)或只能由某個傳感器執(zhí)行的任務(wù)，同時找出只能被某個傳感器執(zhí)行的，以及可以單獨完成該任務(wù)的傳感器集合;2)需要和其他傳感器協(xié)作執(zhí)行的目標(biāo)任務(wù)，或把協(xié)作任務(wù)按照一定的原則、策略進(jìn)行分解后需由其他傳感器節(jié)點執(zhí)行的子任務(wù)，同時為每個協(xié)作任務(wù)確定一個將能夠執(zhí)行這些任務(wù)的傳感器集合。

其次，需要協(xié)作完成某些任務(wù)的傳感器直接(當(dāng)距離較遠(yuǎn)時通過融合中心)給當(dāng)前時刻某協(xié)作任務(wù)所確定的傳感器集合中的所有傳感器發(fā)送提示信息(任務(wù)或分解后的任務(wù)及相關(guān)信息)，接收提示信息的傳感器根據(jù)自己的性能、執(zhí)行任務(wù)的情況，預(yù)測響應(yīng)提示后協(xié)作執(zhí)行任務(wù)的效益，隨后發(fā)送提示信息的傳感器根據(jù)某種協(xié)作、協(xié)調(diào)機(jī)制(當(dāng)需要協(xié)作的傳感器資源沖突時的解決方法)確定需要和集合中的哪個/些傳感器進(jìn)行協(xié)作，即解決任務(wù)提示給誰的問題，隨即協(xié)作的傳感器進(jìn)行響應(yīng)，其他傳感器則不響應(yīng)協(xié)作。

再次，發(fā)送提示信息的傳感器和確定需要協(xié)作執(zhí)行某些任務(wù)的傳感器，依據(jù)某種協(xié)商機(jī)制就任務(wù)在發(fā)送提示信息的傳感器和響應(yīng)提示信息的傳感器之間進(jìn)行協(xié)商，即發(fā)送提示信息的傳感器和響應(yīng)提示信息的傳感器根據(jù)自己的任務(wù)安排進(jìn)行協(xié)作任務(wù)的調(diào)度，以解決任務(wù)怎樣協(xié)作執(zhí)行的問題，隨即控制傳感器的模式、工作參數(shù)、任務(wù)安排進(jìn)行任務(wù)的執(zhí)行。

最后，各傳感器把獲取的傳感器報告發(fā)送給融合中心進(jìn)行融合，計算是否滿足任務(wù)要求的性能指標(biāo)以及目標(biāo)是否需要交接，當(dāng)不滿足時，繼續(xù)產(chǎn)生任務(wù)和協(xié)作的傳感器集合進(jìn)行任務(wù)的協(xié)商、協(xié)作，此過程是一個多次循環(huán)的提示過程，直到滿足下列條件之一時不再進(jìn)行提示協(xié)作:1)達(dá)到任務(wù)時限要求;2)達(dá)到要求的性能指標(biāo);3)沒有可以協(xié)作的傳感器資源;4)目標(biāo)任務(wù)完成的性能不再提高。該過程只需和相關(guān)的傳感器資源進(jìn)行協(xié)作，不需要所有傳感器的觀測數(shù)據(jù)，減少信息的處理量，同時降低處理器的能力及通訊要求，使傳感器資源得到充分利用。

7 結(jié)束語

多傳感器交叉提示技術(shù)是多傳感器協(xié)同的重要內(nèi)容，本文對其若干問題進(jìn)行了分析與研究，并利用多智能體技術(shù)對交叉提示技術(shù)進(jìn)行了初步研究，交叉提示技術(shù)隨著智能體技術(shù)的不斷發(fā)展必將獲得很大的發(fā)展，同時，傳感器智能化水平的不斷提高也支撐著交叉提示技術(shù)更快更好地應(yīng)用于實際，所以應(yīng)瞄準(zhǔn)多智能體技術(shù)在多傳感器交叉提示技術(shù)中的應(yīng)用。下一步還應(yīng)研究多傳感器交叉提示技術(shù)應(yīng)用于目標(biāo)探測、識別以及跟蹤的數(shù)學(xué)模型，并進(jìn)行實例仿真。

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