一種基于數(shù)據(jù)庫的綜合態(tài)勢生成方法

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

?

一種基于數(shù)據(jù)庫的綜合態(tài)勢生成方法

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

摘要:系統(tǒng)介紹了綜合態(tài)勢生成的過程和功能，以及數(shù)據(jù)的儲存、關(guān)聯(lián)、目標融合、識別、編批等。提出了基于數(shù)據(jù)庫對目標屬性進行關(guān)聯(lián)的綜合態(tài)勢生成的思想，并描述了基于數(shù)據(jù)庫的綜合態(tài)勢生成的設(shè)計和實現(xiàn)方法。該方法對提高態(tài)勢生成的效率有一定的效果。

關(guān)鍵詞:目標融合;數(shù)據(jù)庫;目標識別

0　引言

隨著新軍事變革的不斷推進和發(fā)展，作戰(zhàn)方式正在從平臺中心站向網(wǎng)絡中心站轉(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，可按多站方案配置多部傳感器，每部傳感器獨立測量與識別該區(qū)域中的所有目標信息。無源多傳感器探測系統(tǒng)獲得輻射源信息。通過態(tài)勢生成將這些多站探測到的目標信息進行融合和綜合態(tài)勢生成，能夠?qū)Νh(huán)境進行更加全面的描述，得出全局性的、更精確的態(tài)勢信息供指揮員用于作戰(zhàn)決策，以減少雷達盲區(qū)，增加測量可靠度，提高測量精度。

綜合態(tài)勢的生成在提高信息化、聯(lián)合化和智能化的同時也面臨了信息量急劇增加、信息種類繁多，以及實時處理性強等新要求［1］。本文結(jié)合綜合態(tài)勢的特征對數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)進行設(shè)計、優(yōu)化，實現(xiàn)了一種基于數(shù)據(jù)庫的綜合態(tài)勢生成方法。

1　綜合態(tài)勢生成過程分析

在軍事應用中，戰(zhàn)場態(tài)勢是指戰(zhàn)場上敵、我兵力分布及戰(zhàn)場環(huán)境的當前狀況和變化發(fā)展趨勢。根據(jù)當前實際應用，對綜合態(tài)勢生成與共享過程分為6個環(huán)節(jié):信息獲取、信息傳輸、目標融合、歷史數(shù)據(jù)存儲、目標識別、態(tài)勢顯示與分發(fā)，如圖1所示。

圖1　綜合態(tài)勢生成過程示意圖

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、探測平臺與傳感器及其他信息獲取手段接收目標信息進行信號處理、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)勢生成的準確性和全面性。

信息傳輸指態(tài)勢信息獲取與分發(fā)的傳輸過程。當前戰(zhàn)場信息的傳輸主要通過網(wǎng)絡方式。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)計綜合態(tài)勢生成系統(tǒng)時，通過選擇合適的通信協(xié)議、簡化報文結(jié)構(gòu)、優(yōu)化接收發(fā)送的實現(xiàn)機制等手段，提高傳輸速度，提高系統(tǒng)實時性、連續(xù)性。同時，為了提高信息傳輸?shù)陌踩?，還需要增加加密解密手段。

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

歷史數(shù)據(jù)存儲指對接收到的多源目標進行分類存儲，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，進行回放或數(shù)據(jù)分析時耗時較長。為了提高查詢速度，把數(shù)據(jù)庫根據(jù)頻率或其他參數(shù)信息進行劃分，分別存儲。

目標識別指對多源目標信息特征進行分析，與識別庫進行比較。從信號級、目標級兩個層面上對輻射源信息進行輻射源識別、平臺識別、威脅等級識別、編批等處理。

態(tài)勢顯示與分發(fā)接收綜合態(tài)勢生成的態(tài)勢信息，在海圖和列表上同時進行顯示，為指揮員提供相應作戰(zhàn)態(tài)勢視圖。同時，把生成的態(tài)勢信息進行整理，根據(jù)外部接口的要求發(fā)送到其他情報中心。

2　綜合態(tài)勢生成功能及實現(xiàn)思路

綜合態(tài)勢生成采用離線分析和實時分析相結(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)勢生成系統(tǒng)主要數(shù)據(jù)流程

首先，接收各傳感器平臺經(jīng)過實時分析獲取到的各種情報數(shù)據(jù)，綜合各傳感器平臺的情報信息進行實時情報的初步分析，數(shù)據(jù)融合，并將分析結(jié)果上報到上級情報中心。

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

提供人機交互平臺，對歷史數(shù)據(jù)庫中積累的海量歷史數(shù)據(jù)進行參數(shù)特征分析、規(guī)律統(tǒng)計等工作，積累各種情報知識。

根據(jù)積累的情報知識，產(chǎn)生識別庫。當再次收到類似輻射源信息時自動實現(xiàn)目標綜合識別，并根據(jù)已有的知識積累進行態(tài)勢評估和態(tài)勢預測，最終形成綜合態(tài)勢。

綜上所述，實現(xiàn)綜合態(tài)勢生成需要具有3個條件:多傳感器信息、數(shù)據(jù)庫支持和算法軟件［3］。

綜合態(tài)勢生成需要處理數(shù)據(jù)形式多樣的大量數(shù)據(jù)，要完成數(shù)據(jù)的儲存、關(guān)聯(lián)、識別、編批、態(tài)勢形成等多種操作。在這些過程中，都需要查詢訪問數(shù)據(jù)庫。因此，數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)設(shè)計和訪問形式將直接影響到目標融合的工作性能。

設(shè)計一個高效、完整、能夠迅速建立索引關(guān)系和查詢的數(shù)據(jù)庫是非常重要的。要建立支持信息融合算法的高效、實時、使用方便、性能可靠的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，就必須對數(shù)據(jù)庫的設(shè)計進行全面的分析，同時注意考慮數(shù)據(jù)的表征形式和組織結(jié)構(gòu)，結(jié)合整個融合算法的性能要求進行數(shù)據(jù)庫的構(gòu)造。

3　基于數(shù)據(jù)庫的綜合態(tài)勢生成設(shè)計及應用

綜合態(tài)勢生成系統(tǒng)中，各種傳感器、電子對抗裝備獲取的情報數(shù)據(jù)類型多種多樣，既有結(jié)構(gòu)化情報數(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)庫工具進行分析。此外，獲取的各種情報數(shù)據(jù)大多存在缺失或錯誤，在進行數(shù)據(jù)分析時必須對這些缺失和錯誤數(shù)據(jù)進行處理。

3.1數(shù)據(jù)庫的設(shè)計

在綜合態(tài)勢生成系統(tǒng)中，由于傳感器的多樣性以及各種檢測、識別、估計相關(guān)域知識的豐富性，使綜合態(tài)勢生成的數(shù)據(jù)形式變得十分復雜。根據(jù)實際應用，把數(shù)據(jù)庫分為已知目標識別數(shù)據(jù)庫、歷史輻射源數(shù)據(jù)庫、歷史目標點跡數(shù)據(jù)庫、虛假參數(shù)數(shù)據(jù)庫、告警目標數(shù)據(jù)庫和電磁環(huán)境數(shù)據(jù)庫。

(1)已知目標識別數(shù)據(jù)庫，主要記錄目標的信號種類，平臺特征，與信號級數(shù)據(jù)庫有著密切關(guān)聯(lián);

(2)歷史輻射源數(shù)據(jù)庫，主要記錄偵測到的歷史輻射源信息;

(3)歷史目標點跡數(shù)據(jù)庫，主要記錄有定位信息的歷史目標信息;

(4)虛假參數(shù)數(shù)據(jù)庫，主要記錄虛假參數(shù)范圍，當綜合態(tài)勢生成系統(tǒng)收到的信號參數(shù)在虛假參數(shù)范圍內(nèi)時可以直接屏蔽;

(5)告警目標數(shù)據(jù)庫，主要存儲危險等級較高的目標參數(shù)信息;

(6)電磁環(huán)境數(shù)據(jù)庫，主要存儲本系統(tǒng)周邊戰(zhàn)場環(huán)境，把固定的電磁環(huán)境不斷進行積累，錄入數(shù)據(jù)庫中，便于獲得整個戰(zhàn)場態(tài)勢。

數(shù)據(jù)庫與綜合態(tài)勢生成系統(tǒng)、人機界面之間的數(shù)據(jù)關(guān)系如圖3所示。

圖3　數(shù)據(jù)庫與綜合態(tài)勢生成系統(tǒng)的數(shù)據(jù)關(guān)系

3.2基于數(shù)據(jù)庫的實現(xiàn)流程

在綜合態(tài)勢生成系統(tǒng)實現(xiàn)過程中依據(jù)以下步驟進行相關(guān)操作:

(1)網(wǎng)絡接收各平臺發(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)庫對應的參數(shù)范圍，對收到的各種類輻射源進行比對，排除虛假信號，僅保存非虛假信號。

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

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

·可以識別的信號使用數(shù)據(jù)庫的制定編號，不可以識別的自行編批。通過人機交互，可以自行添加新的已識別信號數(shù)據(jù)庫信息，再次遇到相似信號可以直接進行識別;

·根據(jù)已識別的信號數(shù)據(jù)，再次匹配目標識別數(shù)據(jù)庫，獲取目標的體制、用途、型號等信息，進而識別被裝載的軍艦、飛機等平臺的工作狀態(tài)等信息［4］。通過人機交互，可以通過其他途徑獲取平臺信息或目標信息，添加到已識別目標的數(shù)據(jù)庫中進行識別。

(4)讀取告警目標數(shù)據(jù)庫的信息，判斷威脅等級并進行標注。

(5)讀取電磁環(huán)境數(shù)據(jù)庫的信息，判斷是否為電磁環(huán)境，并由人機界面進行設(shè)置是否顯示當前活動情況。最后把需要的當前輻射源和點跡信息存入歷史輻射源數(shù)據(jù)庫和歷史目標點跡數(shù)據(jù)庫中。當需要回放或事后分析時，可讀取該庫數(shù)據(jù)信息進行操作。

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

圖4　多傳感器輻射源融合識別流程

4　結(jié)束語

本文系統(tǒng)地介紹了基于數(shù)據(jù)庫的綜合態(tài)勢生成系統(tǒng)的生成、處理流程，討論了綜合態(tài)勢生成數(shù)據(jù)庫的模型、設(shè)計和實現(xiàn)方法。在設(shè)計綜合態(tài)勢生成系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫時，融合模型和數(shù)據(jù)庫應結(jié)合成一個統(tǒng)一的整體，然后自頂向下地設(shè)計數(shù)據(jù)庫。采用整體優(yōu)化的數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)策略，以保證系統(tǒng)的性能和可靠性，提高工作效率［2］。

參考文獻:

［1］李小花，李姝.大數(shù)據(jù)分析在指揮系統(tǒng)中的應用［C］.第二屆中國指揮控制大會論文集，2014: 872-876.

［2］何友，柴勇，曲長文.數(shù)據(jù)庫技術(shù)在多傳感器信息融合系統(tǒng)中的應用綜述［J］.海軍航空工程學院學報，2007，22(4).

［3］劉袆，張留山.數(shù)據(jù)庫在數(shù)據(jù)融合系統(tǒng)中的應用［J］.艦船電子對抗，2004，27(4).

［4］許宏泉，劉庚.雷達輻射源識別技術(shù)綜述［J］.艦船電子對抗，2004，27(4).

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:1009－0401(2015)02－0019－03

文獻標志碼:A

中圖分類號:TP311.131