一種基于數(shù)據(jù)庫(kù)的綜合態(tài)勢(shì)生成方法

臧　勤，李樹文，劉佳媛(中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七二四研究所，南京211153)

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一種基于數(shù)據(jù)庫(kù)的綜合態(tài)勢(shì)生成方法

臧勤，李樹文，劉佳媛
(中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七二四研究所，南京211153)

摘要:系統(tǒng)介紹了綜合態(tài)勢(shì)生成的過程和功能，以及數(shù)據(jù)的儲(chǔ)存、關(guān)聯(lián)、目標(biāo)融合、識(shí)別、編批等。提出了基于數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)目標(biāo)屬性進(jìn)行關(guān)聯(lián)的綜合態(tài)勢(shì)生成的思想，并描述了基于數(shù)據(jù)庫(kù)的綜合態(tài)勢(shì)生成的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)方法。該方法對(duì)提高態(tài)勢(shì)生成的效率有一定的效果。

關(guān)鍵詞:目標(biāo)融合;數(shù)據(jù)庫(kù);目標(biāo)識(shí)別

0　引言

隨著新軍事變革的不斷推進(jìn)和發(fā)展，作戰(zhàn)方式正在從平臺(tái)中心站向網(wǎng)絡(luò)中心站轉(zhuǎn)化［1］。在現(xiàn)代電子戰(zhàn)中，為監(jiān)視某一區(qū)域的態(tài)勢(shì)，可按多站方案配置多部傳感器，每部傳感器獨(dú)立測(cè)量與識(shí)別該區(qū)域中的所有目標(biāo)信息。無(wú)源多傳感器探測(cè)系統(tǒng)獲得輻射源信息。通過態(tài)勢(shì)生成將這些多站探測(cè)到的目標(biāo)信息進(jìn)行融合和綜合態(tài)勢(shì)生成，能夠?qū)Νh(huán)境進(jìn)行更加全面的描述，得出全局性的、更精確的態(tài)勢(shì)信息供指揮員用于作戰(zhàn)決策，以減少雷達(dá)盲區(qū)，增加測(cè)量可靠度，提高測(cè)量精度。

綜合態(tài)勢(shì)的生成在提高信息化、聯(lián)合化和智能化的同時(shí)也面臨了信息量急劇增加、信息種類繁多，以及實(shí)時(shí)處理性強(qiáng)等新要求［1］。本文結(jié)合綜合態(tài)勢(shì)的特征對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)、優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了一種基于數(shù)據(jù)庫(kù)的綜合態(tài)勢(shì)生成方法。

1　綜合態(tài)勢(shì)生成過程分析

在軍事應(yīng)用中，戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)是指戰(zhàn)場(chǎng)上敵、我兵力分布及戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境的當(dāng)前狀況和變化發(fā)展趨勢(shì)。根據(jù)當(dāng)前實(shí)際應(yīng)用，對(duì)綜合態(tài)勢(shì)生成與共享過程分為6個(gè)環(huán)節(jié):信息獲取、信息傳輸、目標(biāo)融合、歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、目標(biāo)識(shí)別、態(tài)勢(shì)顯示與分發(fā)，如圖1所示。

圖1　綜合態(tài)勢(shì)生成過程示意圖

數(shù)據(jù)信息主要來源于各傳感器和其它特殊信息源，它們向綜合態(tài)勢(shì)系統(tǒng)提供各自的數(shù)據(jù)信息［2］。信息獲取主要通過各種偵察、探測(cè)平臺(tái)與傳感器及其他信息獲取手段接收目標(biāo)信息進(jìn)行信號(hào)處理、數(shù)據(jù)處理等工作。信息處理的獲取質(zhì)量、截獲概率的高低等因素直接影響態(tài)勢(shì)生成的準(zhǔn)確性和全面性。

信息傳輸指態(tài)勢(shì)信息獲取與分發(fā)的傳輸過程。當(dāng)前戰(zhàn)場(chǎng)信息的傳輸主要通過網(wǎng)絡(luò)方式。隨著傳感器不斷增加，信息量不斷提高，信息傳輸?shù)膲毫υ絹碓酱?。在設(shè)計(jì)綜合態(tài)勢(shì)生成系統(tǒng)時(shí)，通過選擇合適的通信協(xié)議、簡(jiǎn)化報(bào)文結(jié)構(gòu)、優(yōu)化接收發(fā)送的實(shí)現(xiàn)機(jī)制等手段，提高傳輸速度，提高系統(tǒng)實(shí)時(shí)性、連續(xù)性。同時(shí)，為了提高信息傳輸?shù)陌踩裕€需要增加加密解密手段。

目標(biāo)融合指對(duì)接收到的多源目標(biāo)信息進(jìn)行關(guān)聯(lián)、融合的處理過程。目標(biāo)融合需要接收多傳感器發(fā)送的情報(bào)信息。這些情報(bào)信息的數(shù)據(jù)量大，并且具有多種形式。對(duì)各種形式的情報(bào)信息進(jìn)行轉(zhuǎn)換，提取共同特征參數(shù)，對(duì)特征參數(shù)相似的目標(biāo)進(jìn)行關(guān)聯(lián)、融合處理。

歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)指對(duì)接收到的多源目標(biāo)進(jìn)行分類存儲(chǔ)，為事后分析提供數(shù)據(jù)來源。由于歷史數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)量大，進(jìn)行回放或數(shù)據(jù)分析時(shí)耗時(shí)較長(zhǎng)。為了提高查詢速度，把數(shù)據(jù)庫(kù)根據(jù)頻率或其他參數(shù)信息進(jìn)行劃分，分別存儲(chǔ)。

目標(biāo)識(shí)別指對(duì)多源目標(biāo)信息特征進(jìn)行分析，與識(shí)別庫(kù)進(jìn)行比較。從信號(hào)級(jí)、目標(biāo)級(jí)兩個(gè)層面上對(duì)輻射源信息進(jìn)行輻射源識(shí)別、平臺(tái)識(shí)別、威脅等級(jí)識(shí)別、編批等處理。

態(tài)勢(shì)顯示與分發(fā)接收綜合態(tài)勢(shì)生成的態(tài)勢(shì)信息，在海圖和列表上同時(shí)進(jìn)行顯示，為指揮員提供相應(yīng)作戰(zhàn)態(tài)勢(shì)視圖。同時(shí)，把生成的態(tài)勢(shì)信息進(jìn)行整理，根據(jù)外部接口的要求發(fā)送到其他情報(bào)中心。

2　綜合態(tài)勢(shì)生成功能及實(shí)現(xiàn)思路

綜合態(tài)勢(shì)生成采用離線分析和實(shí)時(shí)分析相結(jié)合的策略［1］。具體數(shù)據(jù)流程如圖2所示。

圖2　綜合態(tài)勢(shì)生成系統(tǒng)主要數(shù)據(jù)流程

首先，接收各傳感器平臺(tái)經(jīng)過實(shí)時(shí)分析獲取到的各種情報(bào)數(shù)據(jù)，綜合各傳感器平臺(tái)的情報(bào)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)情報(bào)的初步分析，數(shù)據(jù)融合，并將分析結(jié)果上報(bào)到上級(jí)情報(bào)中心。

同時(shí)，記錄各傳感器平臺(tái)發(fā)送的原始情報(bào)數(shù)據(jù)及初步分析結(jié)果數(shù)據(jù)，存入歷史數(shù)據(jù)庫(kù)。

提供人機(jī)交互平臺(tái)，對(duì)歷史數(shù)據(jù)庫(kù)中積累的海量歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行參數(shù)特征分析、規(guī)律統(tǒng)計(jì)等工作，積累各種情報(bào)知識(shí)。

根據(jù)積累的情報(bào)知識(shí)，產(chǎn)生識(shí)別庫(kù)。當(dāng)再次收到類似輻射源信息時(shí)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)綜合識(shí)別，并根據(jù)已有的知識(shí)積累進(jìn)行態(tài)勢(shì)評(píng)估和態(tài)勢(shì)預(yù)測(cè)，最終形成綜合態(tài)勢(shì)。

綜上所述，實(shí)現(xiàn)綜合態(tài)勢(shì)生成需要具有3個(gè)條件:多傳感器信息、數(shù)據(jù)庫(kù)支持和算法軟件［3］。

綜合態(tài)勢(shì)生成需要處理數(shù)據(jù)形式多樣的大量數(shù)據(jù)，要完成數(shù)據(jù)的儲(chǔ)存、關(guān)聯(lián)、識(shí)別、編批、態(tài)勢(shì)形成等多種操作。在這些過程中，都需要查詢?cè)L問數(shù)據(jù)庫(kù)。因此，數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和訪問形式將直接影響到目標(biāo)融合的工作性能。

設(shè)計(jì)一個(gè)高效、完整、能夠迅速建立索引關(guān)系和查詢的數(shù)據(jù)庫(kù)是非常重要的。要建立支持信息融合算法的高效、實(shí)時(shí)、使用方便、性能可靠的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，就必須對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)進(jìn)行全面的分析，同時(shí)注意考慮數(shù)據(jù)的表征形式和組織結(jié)構(gòu)，結(jié)合整個(gè)融合算法的性能要求進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)的構(gòu)造。

3　基于數(shù)據(jù)庫(kù)的綜合態(tài)勢(shì)生成設(shè)計(jì)及應(yīng)用

綜合態(tài)勢(shì)生成系統(tǒng)中，各種傳感器、電子對(duì)抗裝備獲取的情報(bào)數(shù)據(jù)類型多種多樣，既有結(jié)構(gòu)化情報(bào)數(shù)據(jù)，還有圖像信息、地理地形信息等半結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)［1］。如此復(fù)雜的數(shù)據(jù)類型，很難用傳統(tǒng)的、只適用于固定格式的數(shù)據(jù)庫(kù)工具進(jìn)行分析。此外，獲取的各種情報(bào)數(shù)據(jù)大多存在缺失或錯(cuò)誤，在進(jìn)行數(shù)據(jù)分析時(shí)必須對(duì)這些缺失和錯(cuò)誤數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。

3.1數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)

在綜合態(tài)勢(shì)生成系統(tǒng)中，由于傳感器的多樣性以及各種檢測(cè)、識(shí)別、估計(jì)相關(guān)域知識(shí)的豐富性，使綜合態(tài)勢(shì)生成的數(shù)據(jù)形式變得十分復(fù)雜。根據(jù)實(shí)際應(yīng)用，把數(shù)據(jù)庫(kù)分為已知目標(biāo)識(shí)別數(shù)據(jù)庫(kù)、歷史輻射源數(shù)據(jù)庫(kù)、歷史目標(biāo)點(diǎn)跡數(shù)據(jù)庫(kù)、虛假參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)、告警目標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)和電磁環(huán)境數(shù)據(jù)庫(kù)。

(1)已知目標(biāo)識(shí)別數(shù)據(jù)庫(kù)，主要記錄目標(biāo)的信號(hào)種類，平臺(tái)特征，與信號(hào)級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)有著密切關(guān)聯(lián);

(2)歷史輻射源數(shù)據(jù)庫(kù)，主要記錄偵測(cè)到的歷史輻射源信息;

(3)歷史目標(biāo)點(diǎn)跡數(shù)據(jù)庫(kù)，主要記錄有定位信息的歷史目標(biāo)信息;

(4)虛假參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)，主要記錄虛假參數(shù)范圍，當(dāng)綜合態(tài)勢(shì)生成系統(tǒng)收到的信號(hào)參數(shù)在虛假參數(shù)范圍內(nèi)時(shí)可以直接屏蔽;

(5)告警目標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)，主要存儲(chǔ)危險(xiǎn)等級(jí)較高的目標(biāo)參數(shù)信息;

(6)電磁環(huán)境數(shù)據(jù)庫(kù)，主要存儲(chǔ)本系統(tǒng)周邊戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境，把固定的電磁環(huán)境不斷進(jìn)行積累，錄入數(shù)據(jù)庫(kù)中，便于獲得整個(gè)戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)。

數(shù)據(jù)庫(kù)與綜合態(tài)勢(shì)生成系統(tǒng)、人機(jī)界面之間的數(shù)據(jù)關(guān)系如圖3所示。

圖3　數(shù)據(jù)庫(kù)與綜合態(tài)勢(shì)生成系統(tǒng)的數(shù)據(jù)關(guān)系

3.2基于數(shù)據(jù)庫(kù)的實(shí)現(xiàn)流程

在綜合態(tài)勢(shì)生成系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)過程中依據(jù)以下步驟進(jìn)行相關(guān)操作:

(1)網(wǎng)絡(luò)接收各平臺(tái)發(fā)送的多種結(jié)構(gòu)的輻射源信息，提取有用的參數(shù)分別存入統(tǒng)一格式的緩存中。

(2)讀取虛假參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)應(yīng)的參數(shù)范圍，對(duì)收到的各種類輻射源進(jìn)行比對(duì)，排除虛假信號(hào)，僅保存非虛假信號(hào)。

(3)依次遍歷接收到的所有非虛假信號(hào)，根據(jù)工作參數(shù)和特征判斷信號(hào)和輻射源類型:

·比較輻射源與已知目標(biāo)的參數(shù)類型，參數(shù)類型一致后再比較各參數(shù)差值，記錄每個(gè)差值并根據(jù)經(jīng)驗(yàn)分配權(quán)值，計(jì)算綜合相似度。相似度在容差范圍內(nèi)的輻射源為已知目標(biāo)類型，多個(gè)在容差范圍內(nèi)的輻射源取相似度最高的目標(biāo);

·可以識(shí)別的信號(hào)使用數(shù)據(jù)庫(kù)的制定編號(hào)，不可以識(shí)別的自行編批。通過人機(jī)交互，可以自行添加新的已識(shí)別信號(hào)數(shù)據(jù)庫(kù)信息，再次遇到相似信號(hào)可以直接進(jìn)行識(shí)別;

·根據(jù)已識(shí)別的信號(hào)數(shù)據(jù)，再次匹配目標(biāo)識(shí)別數(shù)據(jù)庫(kù)，獲取目標(biāo)的體制、用途、型號(hào)等信息，進(jìn)而識(shí)別被裝載的軍艦、飛機(jī)等平臺(tái)的工作狀態(tài)等信息［4］。通過人機(jī)交互，可以通過其他途徑獲取平臺(tái)信息或目標(biāo)信息，添加到已識(shí)別目標(biāo)的數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行識(shí)別。

(4)讀取告警目標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)的信息，判斷威脅等級(jí)并進(jìn)行標(biāo)注。

(5)讀取電磁環(huán)境數(shù)據(jù)庫(kù)的信息，判斷是否為電磁環(huán)境，并由人機(jī)界面進(jìn)行設(shè)置是否顯示當(dāng)前活動(dòng)情況。最后把需要的當(dāng)前輻射源和點(diǎn)跡信息存入歷史輻射源數(shù)據(jù)庫(kù)和歷史目標(biāo)點(diǎn)跡數(shù)據(jù)庫(kù)中。當(dāng)需要回放或事后分析時(shí)，可讀取該庫(kù)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行操作。

在多傳感器輻射源信息融合的情況下，融合系統(tǒng)會(huì)收到來自多個(gè)不同信息源的多個(gè)雷達(dá)輻射源目標(biāo)?？梢酝ㄟ^這多個(gè)信息源來共同識(shí)別判定雷達(dá)輻射源［4］，融合識(shí)別流程如圖4所示。

圖4　多傳感器輻射源融合識(shí)別流程

4　結(jié)束語(yǔ)

本文系統(tǒng)地介紹了基于數(shù)據(jù)庫(kù)的綜合態(tài)勢(shì)生成系統(tǒng)的生成、處理流程，討論了綜合態(tài)勢(shì)生成數(shù)據(jù)庫(kù)的模型、設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)方法。在設(shè)計(jì)綜合態(tài)勢(shì)生成系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)，融合模型和數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)結(jié)合成一個(gè)統(tǒng)一的整體，然后自頂向下地設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)。采用整體優(yōu)化的數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)策略，以保證系統(tǒng)的性能和可靠性，提高工作效率［2］。

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An integrated situation generation method based on database

ZANG Qin，LI Shu-wen，LIU Jia-yuan
(No.724 Research Institute of CSIC，Nanjing 211153)

Abstract:The process and functions of the integrated situation generation system as well as the data storage，correlation，target fusion，recognition，and target numbering are introduced.An idea of generating integrated situations is presented through the correlation of target attributes based on the database.Besides，the design and realization of the integrated situation generation system based on the database are discussed.The results indicate that this method can increase the efficiency of the situation generation.

Keywords:target fusion; database; target recognition

作者簡(jiǎn)介:臧勤(1983-)，女，工程師，碩士，研究方向:數(shù)據(jù)處理;李樹文(1982-)，男，工程師，碩士，研究方向:顯示與控制;劉佳媛(1988-)，女，助理工程師，碩士，數(shù)據(jù)處理。

收稿日期:2015-01-20;修回日期:2015-03-02

文章編號(hào):1009－0401(2015)02－0019－03

文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A

中圖分類號(hào):TP311.131