基于信息熵和DSm T聯(lián)合方法的目標(biāo)平臺(tái)身份識(shí)別

丁亞非，張洪勃

（電子工程學(xué)院，合肥 230037）

0 引 言

利用多部傳感器，特別是不同體制、不同用途的傳感器所提供的對(duì)所偵察目標(biāo)的身份判斷，經(jīng)過一定的處理，可以得到一個(gè)更精確的判斷，這就是所說的目標(biāo)身份融合。確切地說，所謂身份融合［1］就是根據(jù)各個(gè)傳感器給出的帶有不確定性的身份報(bào)告或說明，進(jìn)一步進(jìn)行信息融合處理，對(duì)所觀測(cè)實(shí)體給出聯(lián)合的身份判斷。組合身份報(bào)告要比每個(gè)單傳感器給出的身份報(bào)告更準(zhǔn)確、更具體、更完備。電子對(duì)抗偵察不僅僅需要對(duì)目標(biāo)進(jìn)行跟蹤和定位，也需要對(duì)偵察的目標(biāo)及平臺(tái)進(jìn)行身份識(shí)別。將目標(biāo)身份融合方法應(yīng)用到電子對(duì)抗偵察領(lǐng)域的目標(biāo)識(shí)別方向，在各傳感器提供的信息不一定精確、甚至是模糊的情況下，可以提高目標(biāo)身份判斷的準(zhǔn)確性和可靠性。

目標(biāo)身份識(shí)別融合可以在傳感器信號(hào)級(jí)（數(shù)據(jù)級(jí)）、屬性信息級(jí)（特征級(jí)）或身份說明級(jí)（決策級(jí)）3個(gè)級(jí)別上進(jìn)行［1］。目前決策級(jí)應(yīng)用于目標(biāo)識(shí)別的方法主要有：Bayes推理，模糊綜合，DST等方法［1－3］。其中DST方法應(yīng)用較為廣泛，但其在處理證據(jù)發(fā)生高沖突的情況下會(huì)產(chǎn)生與直覺相悖的結(jié)論。Dezert和Smarandache等學(xué)者2002年在DST的基礎(chǔ)上提出了DSm T［3］，很好地解決了DST方法存在的此類問題。本文主要運(yùn)用信息熵［4］和DSm T方法完成目標(biāo)平臺(tái)身份識(shí)別的融合分析。

1 從輻射源識(shí)別到目標(biāo)平臺(tái)識(shí)別

電子對(duì)抗領(lǐng)域?qū)τ谀繕?biāo)的偵察均為無源偵察，即對(duì)目標(biāo)平臺(tái)所載輻射源的偵察，因此難以直接獲得感興趣目標(biāo)平臺(tái)的特征。這就需要在輻射源識(shí)別的基礎(chǔ)上完成從輻射源識(shí)別到目標(biāo)平臺(tái)識(shí)別的轉(zhuǎn)換。在電子對(duì)抗偵察中，對(duì)于目標(biāo)輻射源的識(shí)別，其根本目的是在對(duì)輻射源識(shí)別的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)對(duì)裝載目標(biāo)輻射源的平臺(tái)的識(shí)別。一種輻射源可能裝載于多個(gè)不同的目標(biāo)平臺(tái)上，因此識(shí)別一部輻射源并不等于對(duì)于目標(biāo)平臺(tái)進(jìn)行了完全的識(shí)別。本文采用信息熵的方法，將通抗／雷抗偵察傳感器系統(tǒng)對(duì)目標(biāo)輻射源識(shí)別轉(zhuǎn)化為對(duì)于目標(biāo)平臺(tái)的識(shí)別，然后利用DSm T方法對(duì)目標(biāo)平臺(tái)的識(shí)別結(jié)果進(jìn)行融合處理，以得到更加準(zhǔn)確可靠的目標(biāo)平臺(tái)識(shí)別結(jié)果［5－7］。

2 信息熵方法

為了獲得平臺(tái)識(shí)別的基本概率，首先需要對(duì)平臺(tái)輻射源進(jìn)行特征提取，然后根據(jù)提取結(jié)果對(duì)平臺(tái)進(jìn)行概率賦值。設(shè)有u種輻射源類型和v種目標(biāo)平臺(tái)類型，構(gòu)造特征矩陣T，形式如下：

式中：tij為第j個(gè)目標(biāo)平臺(tái)中配備第i類輻射源設(shè)備的屬性值，如果第i類輻射源設(shè)備屬于第j個(gè)目標(biāo)平臺(tái)，那么tij＝1，否則tij＝0。

假設(shè)在某一環(huán)境中，通過電子對(duì)抗情報(bào)偵察識(shí)別出某一平臺(tái)上的m個(gè)雷達(dá)輻射源，基于已有知識(shí)這m個(gè)雷達(dá)輻射源可能配備于n種不同類型的目標(biāo)平臺(tái)上，因此可構(gòu)建決策矩陣R。根據(jù)熵權(quán)可以進(jìn)一步確定輻射源熵權(quán)系數(shù)調(diào)整的決策矩陣為：

式中：rij按照以下規(guī)則賦值：

（1）若第i部輻射源裝備于第j型目標(biāo)上，則rij為第i部輻射源對(duì)第j型平臺(tái)的支持度μij（0≤μij≤1），即rij＝μij；

（2）若第i部輻射源沒有裝備于第j型目標(biāo)上，則rij＝0，表示該型輻射源對(duì)第j型目標(biāo)的支持度為0。

那么，根據(jù)決策矩陣可按照下式計(jì)算第j型目標(biāo)的綜合決策值：

這里將綜合決策值歸一化后得到的結(jié)果作為目標(biāo)為第j型平臺(tái)的基本概率賦值，為：

3 DSm T方法

DST方法在目標(biāo)身份融合方面的應(yīng)用比較廣泛，它可以處理不確定性問題，但是該方法在處理證據(jù)高度沖突的情況下，會(huì)產(chǎn)生與直覺相悖的結(jié)論。2002年，法國學(xué)者提出DSm T方法。DSm T能夠組合用信任函數(shù)表達(dá)的任何類型的獨(dú)立信源，但主要集中在組合不確定、高沖突、不精確的證據(jù)源上。尤其是當(dāng)信源間高度沖突的時(shí)候，DSm T能夠超出DST的局限獲得更加優(yōu)化的結(jié)果。

3.1 基本概念

（1）φ，θ1，θ2…，θn∈DΘ；

（2）A∪B∈DΘ和A∩B∈DΘ，其中A，B∈DΘ；

（3）只有滿足條件（1）和條件（2）的元素才屬于DΘ。

Θ為給定的一個(gè)一般識(shí)別框架，定義與給定證據(jù)相關(guān)的基本概率賦值函數(shù)，即：

式中：m（A）即為廣義基本概率賦值函數(shù)，其信任函數(shù)和似然函數(shù)與DST的定義類似，為：

3.2 DSm組合準(zhǔn)則

3.3 DSm T的融合過程

圖1給出了具體的DSm T融合過程。

圖1 DSm T融合過程

4 信息熵和DSm T在目標(biāo)身份識(shí)別融合中的具體應(yīng)用

根據(jù)本文方法，對(duì)目標(biāo)進(jìn)行身份識(shí)別融合需要按照如下步驟：

（1）根據(jù)信息熵方法，由通抗／雷抗偵察傳感器系統(tǒng)對(duì)目標(biāo)平臺(tái)中輻射源的識(shí)別結(jié)果得到其可能平臺(tái)的基本概率賦值；

（2）由第（1）步得到的各平臺(tái)的基本概率賦值，按照DSm T方法進(jìn)行融合；

（3）做出判決。

環(huán)境設(shè)置：假設(shè)目標(biāo)情報(bào)數(shù)據(jù)庫中幾種通信電臺(tái)和雷達(dá)對(duì)幾種目標(biāo)平臺(tái)的支持度如表1所示。

表1 通信電臺(tái)和雷達(dá)對(duì)平臺(tái)的支持度

通抗偵察傳感器系統(tǒng)對(duì)一空中目標(biāo)平臺(tái)進(jìn)行偵察，初步判斷平臺(tái)載有電臺(tái)1和3；雷抗傳感器系統(tǒng)1偵察后判斷平臺(tái)載有雷達(dá)2和4；雷達(dá)傳感器系統(tǒng)2偵察后判斷平臺(tái)載有雷達(dá)1和2。利用DSm T方法融合后得到的結(jié)果如表2所示。

表2 DSm T融合后的概率賦值結(jié)果

識(shí)別框架為Θ＝｛平臺(tái)A，平臺(tái)B，平臺(tái)C，平臺(tái)D，其它平臺(tái)E｝。根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可計(jì)算得到通抗偵察傳感器系統(tǒng)的基本概率賦值為m1（A）＝0.291 3，m1（B）＝0.091 1，m1（C）＝0，m1（D）＝0.448 0，m1（E）＝0.169 6，判斷結(jié)果為平臺(tái)D；雷抗偵察傳感器系統(tǒng)1的基本概率賦值為m2（A）＝0.060 8，m2（B）＝0.608 8，m2（C）＝0.069 6，m2（D）＝0.060 8，m2（E）＝0.2，判斷結(jié)果為平臺(tái)B；雷抗偵察傳感器系統(tǒng)2的基本概率賦值為m3（A）＝0.272 8，m3（B）＝0.400 0，m3（C）＝0.218 4，m3（D）＝0.054 4，m3（E）＝0.054 4，判斷結(jié)果為平臺(tái)B?？梢钥闯?，前2個(gè)證據(jù)之間是存在沖突的。

根據(jù)融合的結(jié)果m123分析可知，最終的判決結(jié)果為平臺(tái)B。

5 結(jié)束語

在輻射源識(shí)別的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)平臺(tái)的識(shí)別具有重要的情報(bào)價(jià)值。本文利用信息熵方法和DSm T方法，完成了電子對(duì)抗多傳感器系統(tǒng)對(duì)目標(biāo)平臺(tái)上輻射源的偵察識(shí)別到對(duì)目標(biāo)平臺(tái)身份識(shí)別的過程轉(zhuǎn)化，給出的算例和計(jì)算分析驗(yàn)證了該方法的可行性。本文的研究內(nèi)容對(duì)電子對(duì)抗偵察中的目標(biāo)平臺(tái)識(shí)別和電子對(duì)抗情報(bào)分析具有一定的借鑒意義。

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