專利名稱：基于jdl2004架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)的單源目標(biāo)估計(jì)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于JDL2004架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)的單源目標(biāo)估計(jì)方法，利用獨(dú)立信息源 (傳感器)數(shù)據(jù)融合進(jìn)行目標(biāo)狀態(tài)與屬性的估計(jì)，主要用于目標(biāo)定位、跟蹤和識別。
背景技術(shù)：
JDL數(shù)據(jù)融合初級架構(gòu)由美國防部實(shí)驗(yàn)室聯(lián)合理事會(Joint Director of Laboratories)數(shù)據(jù)融合專業(yè)組1987年提出的，該架構(gòu)首次提出數(shù)據(jù)融合層級概念，稱為三級融合架構(gòu)。信息融合來自數(shù)據(jù)融合，概念和結(jié)構(gòu)隨應(yīng)用的發(fā)展(擴(kuò)展)而不斷演化。美國防部JDL數(shù)據(jù)融合專業(yè)組Weinberg等1998年提出的修改架構(gòu)，Bowman等2004年推出的最新的JDL推薦融合架構(gòu)。JDL2004架構(gòu)給出了信息融合五個(gè)層級的最新概念、內(nèi)涵定義與說明，并將數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)從信息融合架構(gòu)中分離出去。該架構(gòu)將作為信息融合領(lǐng)域最權(quán)威的理論指導(dǎo)。JDL2004架構(gòu)的0級處理與1級處理分別完成子對象估計(jì)與對象綜合估計(jì)，傳統(tǒng)子對象估計(jì)由相對獨(dú)立的傳感器分別進(jìn)行。由于信息源數(shù)據(jù)的多元化以及傳感器算法的特殊性，多源設(shè)備自主處理后的結(jié)論信息存在不確定性、不同粒度、不同尺度、弱相容等差異，從而增加了目標(biāo)綜合估計(jì)的難度。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點(diǎn)，本發(fā)明提供了一種基于JDL2004架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)的單源目標(biāo)估計(jì)方法，對單傳感器目標(biāo)屬性或狀態(tài)估計(jì)具有普遍性指導(dǎo)意義，并且適用于JDL2004 架構(gòu)“0層級”子對象估計(jì)。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種基于JDL2004架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)的單源目標(biāo)估計(jì)方法，仿真系統(tǒng)由一個(gè)傳感器、一臺目標(biāo)信息處理機(jī)、一臺服務(wù)器和一臺終端顯示設(shè)備組成，所述傳感器將信息源數(shù)據(jù)送至目標(biāo)信息處理機(jī)，目標(biāo)信息處理機(jī)利用服務(wù)器中的軟數(shù)據(jù)支持庫管理系統(tǒng)對信息源數(shù)據(jù)進(jìn)行單源目標(biāo)估計(jì)，同時(shí)完成與軟數(shù)據(jù)支持庫的特征數(shù)據(jù)交互更新，最后將目標(biāo)估計(jì)結(jié)果送至終端顯示設(shè)備；所述單源目標(biāo)估計(jì)采用三層級處理流程，所述軟數(shù)據(jù)支持庫包括目標(biāo)特征數(shù)據(jù)知識庫、先驗(yàn)特征向量集庫和語義約束條件庫。所述三層級處理流程包括信息解析特征提取、特征向量序列匹配和語義信息佐證判決三個(gè)層級，其中
所述信息解析特征提取是指把傳感器信息源數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，按預(yù)定義抽象出的目標(biāo)特征進(jìn)行數(shù)據(jù)提取，統(tǒng)計(jì)提取率實(shí)現(xiàn)初步目標(biāo)估計(jì)，若數(shù)據(jù)解析出提取率滿足要求，則把檢測出的特征數(shù)據(jù)作為第二層級的輸入；否則直接輸出檢測失敗結(jié)果至下一級目標(biāo)綜合估計(jì)融合中心；
所述特征向量序列匹配是指把第一層級提取的目標(biāo)特征向量進(jìn)行組合，并與先驗(yàn)特征向量集庫中目標(biāo)存在的高合理性特征數(shù)據(jù)序列進(jìn)行模式匹配，當(dāng)計(jì)算出的兩個(gè)離散序列的相關(guān)系數(shù)高于相關(guān)接收域門限，則直接給出采信的目標(biāo)估計(jì)結(jié)果至下一級融合中心，否則將第一層級檢測出的特征數(shù)據(jù)送入第三層級進(jìn)行判別；
所述語義信息佐證判決是指通過語義合理性過濾處理，對解析出的特征數(shù)據(jù)進(jìn)行兩次驗(yàn)證。在判定提取率是否滿足要求時(shí)，根據(jù)目標(biāo)所處環(huán)境以及傳感器物理信號特性，采取軟門限進(jìn)行判定，所述采取軟門限進(jìn)行判定是指在強(qiáng)電磁干擾或大噪聲環(huán)境下，須避免弱信號漏檢；采用變頻傳感器進(jìn)行探測時(shí)，須選用多門限或變門限進(jìn)行目標(biāo)信息檢測判定。所述語義合理性過濾是指對特征數(shù)據(jù)之間關(guān)系的考察，根據(jù)特征數(shù)據(jù)間相互佐證出現(xiàn)不兼容的情況，重新度量相關(guān)特征數(shù)據(jù)的決策值，從而影響判定結(jié)果。所述軟數(shù)據(jù)包括人工情報(bào)、開源文檔情報(bào)、技術(shù)偵察資料、人工總結(jié)揭示的已標(biāo)定觀測或無法歸納的有限知識點(diǎn)。所述目標(biāo)特征數(shù)據(jù)知識庫是目標(biāo)特征數(shù)據(jù)的完備集空間，輔助信息解析特征提取的預(yù)處理。所述先驗(yàn)特征向量集庫包括當(dāng)前一定時(shí)域、空域范圍內(nèi)特征數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)的高合理性的狀態(tài)組合，用于特征向量序列匹配。所述語義約束條件庫包括特征數(shù)據(jù)間基于先驗(yàn)知識的互斥關(guān)系，作為語義信息佐證判決的依據(jù)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的積極效果是通過采用軟數(shù)據(jù)支持庫結(jié)合多層級處理方法，對單傳感器輸入的信息源數(shù)據(jù)進(jìn)行單信息源目標(biāo)估計(jì)，提取能夠描述目標(biāo)特征的數(shù)據(jù)，通過信息解析與語義佐證過濾，最終獲取帶有置信度的目標(biāo)估計(jì)結(jié)果。本發(fā)明方法不僅能提高目標(biāo)估計(jì)可信度，同時(shí)有針對性地豐富了基于該傳感器的目標(biāo)結(jié)論信息，達(dá)到弱化多源(傳感器)結(jié)論中存在的不確定性、不同粒度、不同尺度、弱相容等差異，利于目標(biāo)進(jìn)行綜合估計(jì)；并為JDL2004架構(gòu)中下一級融合(態(tài)勢估計(jì)、威脅估計(jì))提供良好支持。本發(fā)明可應(yīng)用于JDL2004架構(gòu)中0級處理，有一定的通用性，具體應(yīng)用包含目標(biāo)狀態(tài)跟蹤與目標(biāo)屬性識別。


本發(fā)明將通過例子并參照附圖的方式說明，其中 圖1是本發(fā)明的原理圖2是本發(fā)明的流程圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施本發(fā)明的仿真系統(tǒng)由1個(gè)傳感器、1臺目標(biāo)信息處理機(jī)、1臺服務(wù)器和1臺終端顯示設(shè)備組成。傳感器將信息源數(shù)據(jù)送至目標(biāo)信號處理機(jī)，目標(biāo)信息處理機(jī)結(jié)合服務(wù)器中的軟數(shù)據(jù)支持庫(軟數(shù)據(jù)/軟信息及相應(yīng)約束關(guān)系的數(shù)據(jù)庫)管理系統(tǒng)對信息源數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并完成與服務(wù)器中的數(shù)據(jù)庫的特征數(shù)據(jù)交互更新，最后將目標(biāo)估計(jì)結(jié)果送至終端顯示設(shè)備。如圖1所示，本發(fā)明采用三層級處理流程對信息源數(shù)據(jù)進(jìn)行單源自主目標(biāo)估計(jì)； 同時(shí)，利用軟數(shù)據(jù)支持庫管理系統(tǒng)對三層級處理流程予以支撐。
所述軟數(shù)據(jù)包括但不限于人工情報(bào)、開源文檔情報(bào)、技術(shù)偵察資料、人工總結(jié)揭示的已標(biāo)定觀測或無法歸納的有限知識點(diǎn)；
所述軟數(shù)據(jù)支持庫是由軟數(shù)據(jù)抽象與封裝得到的多個(gè)數(shù)據(jù)庫，包括目標(biāo)特征數(shù)據(jù)知識庫、先驗(yàn)特征向量集庫和語義約束條件庫，其中
目標(biāo)特征數(shù)據(jù)知識庫是目標(biāo)特征數(shù)據(jù)的完備集空間，輔助進(jìn)行信息源數(shù)據(jù)解析、特征提取等第一層級的預(yù)處理。先驗(yàn)特征向量集庫包含了當(dāng)前一定時(shí)域、空域范圍內(nèi)特征數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)的高合理性的狀態(tài)組合，用于第二層級的特征序列匹配。語義約束條件庫包含了特征數(shù)據(jù)間基于先驗(yàn)知識的互斥關(guān)系，作為第三層級目標(biāo)估計(jì)行為判定的依據(jù)，體現(xiàn)了人工觀測或推理總結(jié)等認(rèn)知系統(tǒng)的影響。目標(biāo)特征數(shù)據(jù)貫徹整個(gè)處理流程，目標(biāo)特征數(shù)據(jù)是對目標(biāo)信息進(jìn)行描述的數(shù)據(jù)抽象，包括目標(biāo)屬性、目標(biāo)狀態(tài)以及目標(biāo)行為。目標(biāo)特征數(shù)據(jù)的抽象需要滿足以下規(guī)則
1)根據(jù)具體應(yīng)用需求以及設(shè)備處理能力進(jìn)行抽象；
2)數(shù)量合適，滿足對目標(biāo)基本狀態(tài)與相關(guān)能力的描述即可，太少影響準(zhǔn)確性，太多導(dǎo)致效率下降；
3)目標(biāo)特征數(shù)據(jù)間存在內(nèi)在聯(lián)系，如因果關(guān)系、包含關(guān)系或互斥關(guān)系等；
4)目標(biāo)特征數(shù)據(jù)與其他傳感器估計(jì)結(jié)果具有共性(即多源目標(biāo)獨(dú)立估計(jì)信息非完全正交)，這樣，可便于多源信息融合，實(shí)現(xiàn)JDL2004架構(gòu)中1級目標(biāo)綜合估計(jì)。抽象后還需要對目標(biāo)特征數(shù)據(jù)進(jìn)行封裝，包括設(shè)置特征數(shù)據(jù)的權(quán)值、特征數(shù)據(jù)的決策值以及特征數(shù)據(jù)向量集，其中
由于不同的特征數(shù)據(jù)表征目標(biāo)不同的信息特征，在判決中的地位也不盡相同，因此每個(gè)數(shù)據(jù)都有自己的權(quán)值，作為判決準(zhǔn)則的調(diào)整因子。權(quán)值設(shè)置的依據(jù)歸為三方面該特征的重要程度、特征攜帶的信息量和特征的可靠性，其中特征數(shù)據(jù)的重要程度是一種主觀認(rèn)知，判斷依據(jù)來自判定決策者的經(jīng)驗(yàn)，各特征的此項(xiàng)權(quán)值分量為固定值；特征攜帶的信息量取決于該數(shù)據(jù)的編碼格式，信息量與編碼字節(jié)位數(shù)成正比；特征的可靠性與特征狀態(tài)的離散程度相關(guān)，該項(xiàng)權(quán)值反比于該特征狀態(tài)抽象的個(gè)數(shù)，其物理意義依據(jù)是特征的狀態(tài)越少， 獲取數(shù)據(jù)匹配上該特征狀態(tài)值的機(jī)率也越小，若仍能匹配上則意味該取值更可靠。特征數(shù)據(jù)的決策值是該特征數(shù)據(jù)在參與判決流程的可信度值。特征數(shù)據(jù)向量集是按一定語義描述目標(biāo)特征的組合。如圖2所示，本發(fā)明采用的三層級處理流程包括信息解析特征提取、特征向量序列匹配和語義信息佐證判決三個(gè)層級。三個(gè)層級均可進(jìn)行目標(biāo)估計(jì)，且可信度(即結(jié)論置信度)按層級順序依次提高；實(shí)施過程并非必須是逐級串行機(jī)制，可基于任務(wù)需求和輸入信息狀態(tài)進(jìn)行一級或幾級處理。其中
第一層級信息解析特征提取
把傳感器信息源數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，按預(yù)定義抽象出的目標(biāo)特征進(jìn)行數(shù)據(jù)提取，統(tǒng)計(jì)提取率實(shí)現(xiàn)初步目標(biāo)估計(jì)。若數(shù)據(jù)解析出提取率滿足要求，即把檢測出的特征數(shù)據(jù)作為第二層級的輸入；否則直接輸出檢測失敗結(jié)果至下一級目標(biāo)綜合估計(jì)融合中心。在判定特征提取是否滿足要求時(shí)，根據(jù)目標(biāo)所處環(huán)境以及傳感器物理信號特性， 采取軟門限進(jìn)行判定針對強(qiáng)電磁干擾或大噪聲環(huán)境下避免弱信號漏檢，或變頻傳感器進(jìn)行探測時(shí)，選用多門限或變門限進(jìn)行目標(biāo)信息檢測判定。第二層級特征向量序列匹配
把第一層提取的目標(biāo)特征向量進(jìn)行組合，并與先驗(yàn)知識中目標(biāo)存在的高合理性特征數(shù)據(jù)序列進(jìn)行模式匹配。通過計(jì)算兩個(gè)離散序列的相關(guān)性，完成其相似度比對。當(dāng)比對的特征是定量的描述，則兩個(gè)序列的相關(guān)性通過計(jì)算其相關(guān)系數(shù)表示。設(shè)兩個(gè)序列分別為對》)、·Κη)，M為待考察的特征元素個(gè)數(shù)，則其相關(guān)系數(shù)r為
權(quán)利要求
1.一種基于JDL2004架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)的單源目標(biāo)估計(jì)方法，仿真系統(tǒng)由一個(gè)傳感器、一臺目標(biāo)信息處理機(jī)、一臺服務(wù)器和一臺終端顯示設(shè)備組成，所述傳感器將信息源數(shù)據(jù)送至目標(biāo)信息處理機(jī)，目標(biāo)信息處理機(jī)利用服務(wù)器中的軟數(shù)據(jù)支持庫管理系統(tǒng)對信息源數(shù)據(jù)進(jìn)行單源目標(biāo)估計(jì)，同時(shí)完成與軟數(shù)據(jù)支持庫的特征數(shù)據(jù)交互更新，最后將目標(biāo)估計(jì)結(jié)果送至終端顯示設(shè)備；其特征在于所述單源目標(biāo)估計(jì)采用三層級處理流程，所述軟數(shù)據(jù)支持庫包括目標(biāo)特征數(shù)據(jù)知識庫、先驗(yàn)特征向量集庫和語義約束條件庫。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于JDL2004架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)的單源目標(biāo)估計(jì)方法，其特征在于 所述三層級處理流程包括信息解析特征提取、特征向量序列匹配和語義信息佐證判決三個(gè)層級，其中所述信息解析特征提取是指把傳感器信息源數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，按預(yù)定義抽象出的目標(biāo)特征進(jìn)行數(shù)據(jù)提取，統(tǒng)計(jì)提取率實(shí)現(xiàn)初步目標(biāo)估計(jì)，若數(shù)據(jù)解析出提取率滿足要求，則把檢測出的特征數(shù)據(jù)作為第二層級的輸入；否則直接輸出檢測失敗結(jié)果至下一級目標(biāo)綜合估計(jì)融合中心；所述特征向量序列匹配是指把第一層級提取的目標(biāo)特征向量進(jìn)行組合，并與先驗(yàn)特征向量集庫中目標(biāo)存在的高合理性特征數(shù)據(jù)序列進(jìn)行模式匹配，當(dāng)計(jì)算出的兩個(gè)離散序列的相關(guān)系數(shù)高于相關(guān)接收域門限，則直接給出采信的目標(biāo)估計(jì)結(jié)果至下一級融合中心，否則將第一層級檢測出的特征數(shù)據(jù)送入第三層級進(jìn)行判別；所述語義信息佐證判決是指通過語義合理性過濾處理，對解析出的特征數(shù)據(jù)進(jìn)行兩次驗(yàn)證。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于JDL2004架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)的單源目標(biāo)估計(jì)方法，其特征在于 在判定提取率是否滿足要求時(shí)，根據(jù)目標(biāo)所處環(huán)境以及傳感器物理信號特性，采取軟門限進(jìn)行判定，所述采取軟門限進(jìn)行判定是指在強(qiáng)電磁干擾或大噪聲環(huán)境下，須避免弱信號漏檢；采用變頻傳感器進(jìn)行探測時(shí)，須選用多門限或變門限進(jìn)行目標(biāo)信息檢測判定。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于JDL2004架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)的單源目標(biāo)估計(jì)方法，其特征在于 所述語義合理性過濾是指對特征數(shù)據(jù)之間關(guān)系的考察，根據(jù)特征數(shù)據(jù)間相互佐證出現(xiàn)不兼容的情況，重新度量相關(guān)特征數(shù)據(jù)的決策值，從而影響判定結(jié)果。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于JDL2004架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)的單源目標(biāo)估計(jì)方法，其特征在于 所述軟數(shù)據(jù)包括人工情報(bào)、開源文檔情報(bào)、技術(shù)偵察資料、人工總結(jié)揭示的已標(biāo)定觀測或無法歸納的有限知識點(diǎn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于JDL2004架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)的單源目標(biāo)估計(jì)方法，其特征在于 所述目標(biāo)特征數(shù)據(jù)知識庫是目標(biāo)特征數(shù)據(jù)的完備集空間，輔助信息解析特征提取的預(yù)處理。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于JDL2004架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)的單源目標(biāo)估計(jì)方法，其特征在于 所述先驗(yàn)特征向量集庫包括當(dāng)前一定時(shí)域、空域范圍內(nèi)特征數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)的高合理性的狀態(tài)組合，用于特征向量序列匹配。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于JDL2004架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)的單源目標(biāo)估計(jì)方法，其特征在于 所述語義約束條件庫包括特征數(shù)據(jù)間基于先驗(yàn)知識的互斥關(guān)系，作為語義信息佐證判決的依據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于JDL2004架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)的單源目標(biāo)估計(jì)方法，通過采用軟數(shù)據(jù)支持庫結(jié)合多層級處理方法，對單傳感器輸入的信息源數(shù)據(jù)進(jìn)行單信息源目標(biāo)估計(jì)，提取能夠描述目標(biāo)特征的數(shù)據(jù)，通過信息解析與語義佐證過濾，最終獲取帶有置信度的目標(biāo)估計(jì)結(jié)果。本發(fā)明方法不僅能提高目標(biāo)估計(jì)可信度，同時(shí)有針對性地豐富了基于該傳感器的目標(biāo)結(jié)論信息，達(dá)到弱化多源(傳感器)結(jié)論中存在的不確定性、不同粒度、不同尺度、弱相容等差異，利于目標(biāo)進(jìn)行綜合估計(jì)；并為JDL2004架構(gòu)中下一級融合(態(tài)勢估計(jì)、威脅估計(jì))提供良好支持。本發(fā)明可應(yīng)用于JDL2004架構(gòu)中0級處理，有一定的通用性，具體應(yīng)用包含目標(biāo)狀態(tài)跟蹤與目標(biāo)屬性識別。
文檔編號G06F17/30GK102436482SQ20111032681
公開日2012年5月2日 申請日期2011年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月25日
發(fā)明者劉軒, 黃衛(wèi) 申請人:四川九洲電器集團(tuán)有限責(zé)任公司