李長(zhǎng)峰

（零八一電子集團(tuán)有限公司，四川 廣元 628017）

多傳感器數(shù)據(jù)融合系統(tǒng)的軟件實(shí)現(xiàn)

李長(zhǎng)峰

（零八一電子集團(tuán)有限公司，四川 廣元 628017）

近年來(lái)，多傳感器數(shù)據(jù)融合成為技術(shù)研究的重要方向之一，無(wú)論是在防御、還是非防御系統(tǒng)中都受到了廣泛關(guān)注，尤其是面對(duì)目標(biāo)、信源數(shù)量的增加，其對(duì)系統(tǒng)提出了更高要求。研究人員需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行反復(fù)測(cè)試，才能夠提高系統(tǒng)運(yùn)行有效性。文章從系統(tǒng)需求、系統(tǒng)分析及關(guān)鍵技術(shù)等角度對(duì)多傳感器數(shù)據(jù)融合系統(tǒng)軟件的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行深入分析和研究，為相關(guān)領(lǐng)域持續(xù)發(fā)展提供更多支持。

多傳感器；數(shù)據(jù)融合系統(tǒng)；軟件實(shí)現(xiàn)

科學(xué)技術(shù)對(duì)社會(huì)發(fā)展產(chǎn)生了強(qiáng)大的推動(dòng)力。其中數(shù)據(jù)融合作為一項(xiàng)新型技術(shù)，在社會(huì)多個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用和推廣。借助該項(xiàng)技術(shù)，用戶能夠共享多個(gè)平臺(tái)上的量測(cè)數(shù)據(jù)，獲取質(zhì)量更高的信息。在實(shí)踐中，多傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù)能夠?qū)Χ鄠€(gè)目標(biāo)進(jìn)行跟蹤，滿足工作需求。但目前人們對(duì)于該項(xiàng)技術(shù)的了解和認(rèn)識(shí)深度不夠，因此加強(qiáng)對(duì)多傳感器數(shù)據(jù)融合系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)的研究具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義，能夠幫助相關(guān)領(lǐng)域正確認(rèn)識(shí)該項(xiàng)技術(shù)，且能夠提高技術(shù)利用率，創(chuàng)造更多價(jià)值。

1　系統(tǒng)需求分析

多傳感器數(shù)據(jù)融合能夠?qū)τ^察目標(biāo)的多個(gè)特性進(jìn)行傳輸，并在此基礎(chǔ)上確定目標(biāo)身份，具有較強(qiáng)的可靠性優(yōu)勢(shì)。如偵察地面武裝機(jī)械，能夠針對(duì)偵察對(duì)象的尺寸、形狀等了解其振動(dòng)特性，為后續(xù)工作提供科學(xué)依據(jù)。正因如此，不同領(lǐng)域給予該項(xiàng)系統(tǒng)更多關(guān)注。多傳感器信息融合作為一個(gè)綜合、系統(tǒng)的過(guò)程，無(wú)論是哪種融合形式，都需要了解系統(tǒng)的需求，才能夠提高系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)針對(duì)性。在實(shí)際工作中，完成系統(tǒng)能夠模擬實(shí)際環(huán)境，為數(shù)據(jù)融合系統(tǒng)提供信息，促使系統(tǒng)能夠?qū)?shù)據(jù)融合結(jié)果進(jìn)行評(píng)估，并以可視化形式將信息呈現(xiàn)出來(lái)，為各項(xiàng)工作的順利開(kāi)展提供相應(yīng)的支持。綜上所述，數(shù)據(jù)融合系統(tǒng)功能性較強(qiáng)，如數(shù)據(jù)融合性能評(píng)估、系統(tǒng)狀態(tài)信息可視化等［1］。

2　系統(tǒng)分析及設(shè)計(jì)

針對(duì)融合系統(tǒng)設(shè)計(jì)而言，應(yīng)堅(jiān)持相應(yīng)原則，如可拓展、方便維護(hù)等原則；設(shè)計(jì)更加靈活的配置方式，滿足多元模型、算法的應(yīng)用；另外，隨著系統(tǒng)應(yīng)用范圍的擴(kuò)大，在設(shè)計(jì)時(shí)，還應(yīng)考慮通用性、開(kāi)放性等要求，使得系統(tǒng)能夠滿足多個(gè)平臺(tái)、傳感器的應(yīng)用，且方便日后維護(hù)，降低維護(hù)成本，從而促使系統(tǒng)功能得到充分發(fā)揮。

2.1 系統(tǒng)構(gòu)成

結(jié)合上文提到的系統(tǒng)需求及功能來(lái)看，可以將系統(tǒng)劃分為8個(gè)子系統(tǒng)。一是劇情生成子系統(tǒng)作為整個(gè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)，其主要負(fù)責(zé)想定元素編輯、劇情生成等，并向系統(tǒng)傳遞真值數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的有效控制。是針對(duì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，要確保系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)接收由不同系統(tǒng)發(fā)出的數(shù)據(jù)信息，如真值、模擬及仿真等數(shù)據(jù)，并將不同的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)中，為后續(xù)維護(hù)及管理工作的順利開(kāi)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。三是傳感器模擬子系統(tǒng)由多個(gè)傳感器模擬器構(gòu)成，但其數(shù)量主要由劇情系統(tǒng)決定。一般來(lái)說(shuō)，在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，不同傳感器接收器接收到的數(shù)據(jù)，能夠轉(zhuǎn)換到坐標(biāo)系當(dāng)中，并按照一定的掃描周期輸出數(shù)據(jù)信息［2］。四是平臺(tái)模擬系統(tǒng)，與傳感器系統(tǒng)存在一定的相似之處，平臺(tái)模擬設(shè)備的數(shù)量需要由劇情系統(tǒng)決定。在實(shí)際工作中，該系統(tǒng)主要結(jié)合慣導(dǎo)、衛(wèi)星導(dǎo)航等模型輸出數(shù)據(jù)信息，為用戶提供數(shù)據(jù)信息。五是數(shù)據(jù)融合子系統(tǒng)，作為關(guān)鍵系統(tǒng)，由多個(gè)獨(dú)立的工作數(shù)據(jù)融合模塊構(gòu)成，在系統(tǒng)中，能夠接收來(lái)自于傳感器輸出的點(diǎn)跡、航跡數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)信息，同時(shí)還能夠?qū)Χ鄠€(gè)目標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，形成多種處理模式。除此之外，還有態(tài)勢(shì)可視化等3個(gè)子系統(tǒng)。

2.2 系統(tǒng)架構(gòu)

針對(duì)多傳感器數(shù)據(jù)融合系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，系統(tǒng)有序運(yùn)行需要局域網(wǎng)的支持，構(gòu)建分布式多平臺(tái)多傳感器數(shù)據(jù)融合環(huán)境。具體來(lái)說(shuō)，受到劇情真值數(shù)據(jù)輸出頻率高等因素的影響，如果將多個(gè)數(shù)據(jù)融合模塊置于同一網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，極有可能出現(xiàn)延遲問(wèn)題。因此為了增強(qiáng)系統(tǒng)運(yùn)行實(shí)時(shí)性，可以從兩個(gè)局域網(wǎng)入手，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)管理控制子系統(tǒng)進(jìn)行連接。在此基礎(chǔ)上，系統(tǒng)的A網(wǎng)向B發(fā)送數(shù)據(jù)信息，不僅能夠緩解網(wǎng)絡(luò)荷載，有效提升網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行速度，且能夠增強(qiáng)系統(tǒng)靈活性，滿足用戶多元化需求。

3　關(guān)鍵技術(shù)分析

3.1 建立傳感器模擬器

系統(tǒng)能夠?yàn)閷?shí)踐提供指導(dǎo)的關(guān)鍵在于環(huán)境的真實(shí)還原。因此針對(duì)各類傳感器模擬成為融合系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的重難點(diǎn)。就設(shè)計(jì)層面來(lái)看，傳感器模擬子系統(tǒng)應(yīng)努力接近外部環(huán)境，充分考慮雜波、電磁干擾等因素［3］。而針對(duì)實(shí)現(xiàn)層面而言，需求采取面向?qū)ο笏枷?，將各類傳感器視為一個(gè)類，并結(jié)合劇情生成系統(tǒng)具備信息，構(gòu)建相應(yīng)的類實(shí)例，進(jìn)行初始化處理后，為后續(xù)系統(tǒng)的良性拓展奠定堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。

3.2 完善融合評(píng)估指標(biāo)

融合評(píng)估指標(biāo)體系的構(gòu)建能夠?qū)ο到y(tǒng)性能等進(jìn)行全面、準(zhǔn)確地評(píng)估，及時(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)存在的不足之處，并加以調(diào)整和優(yōu)化。因此建立并完善融合評(píng)估指標(biāo)體系非常重要。具體來(lái)說(shuō)，首先需要構(gòu)建數(shù)學(xué)模型，并利用計(jì)算機(jī)算法實(shí)現(xiàn)。通常而言，評(píng)估指標(biāo)的選擇與融合算法存在非常密切的聯(lián)系。在實(shí)踐中，為了提高評(píng)價(jià)準(zhǔn)確性，應(yīng)堅(jiān)持完整性、針對(duì)性原則，以便構(gòu)建完善的指標(biāo)體系。在指標(biāo)的幫助下，對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)督和控制，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，并采取相應(yīng)的措施進(jìn)行優(yōu)化，增強(qiáng)系統(tǒng)性能。

4　系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

該系統(tǒng)由多臺(tái)計(jì)算機(jī)構(gòu)成獨(dú)立的A、B以太網(wǎng)，并在網(wǎng)絡(luò)管理控制幫助下實(shí)現(xiàn)對(duì)計(jì)算機(jī)的連接。其中A網(wǎng)真值信息可以采取廣播方式進(jìn)行傳輸，而控制信息則采取TCP方式［4］。B網(wǎng)模擬數(shù)據(jù)輸出可以采取組播方式。針對(duì)軟件運(yùn)行，引進(jìn)Windows XP-SP3系統(tǒng)，并在Visual Studio2010環(huán)境當(dāng)中，采取面向?qū)ο笏枷?，滿足軟件運(yùn)行需求，同時(shí)還需要借助C語(yǔ)言開(kāi)發(fā)，最后促使系統(tǒng)能夠穩(wěn)定、有序運(yùn)行，為用戶提供數(shù)據(jù)信息［5］。綜合上述實(shí)例來(lái)看，該系統(tǒng)配置方便、合理，與實(shí)際情況相符，能夠?yàn)槎鄠鞲衅鲾?shù)據(jù)融合調(diào)試、測(cè)試等提供動(dòng)態(tài)化、實(shí)時(shí)性環(huán)境。綜合來(lái)看，軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理后，能夠應(yīng)用于不同時(shí)域、頻域，如濾波器、轉(zhuǎn)換器，以此來(lái)提取可用信息。

5　結(jié)語(yǔ)

根據(jù)上文所述，信息時(shí)代背景下，信息技術(shù)成為社會(huì)各領(lǐng)域發(fā)展不可缺少的一部分，在提高工作有效性等方面占據(jù)至關(guān)重要的位置。本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種具有開(kāi)放性特點(diǎn)的數(shù)據(jù)融合仿真環(huán)境。經(jīng)過(guò)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，方針系統(tǒng)架構(gòu)科學(xué)、合理，具有較強(qiáng)的通用性、實(shí)用性特點(diǎn)。因此該系統(tǒng)適合推廣，能夠?yàn)閷?shí)踐工作提供科學(xué)依據(jù)。隨著技術(shù)不斷發(fā)展，還可以將其與通信技術(shù)有機(jī)整合到一起，提高系統(tǒng)運(yùn)行有效性。

［1］孫豫川，裴海龍，吳毅彬，等.基于ARM7飛控系統(tǒng)多傳感器數(shù)據(jù)融合方法及實(shí)現(xiàn)［J］.計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制，2013（1）：103-105，141. ［2］蘇楞高娃.地面多傳感器數(shù)據(jù)融合算法分析與軟件實(shí)現(xiàn)［J］.北京農(nóng)業(yè)，2013（9）：161-162.

［3］張寶童，易凱.多傳感器數(shù)據(jù)融合仿真系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］.數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2013（4）：189-190.

［4］胡昌林，孫偉.多傳感器數(shù)據(jù)融合性能評(píng)估指標(biāo)及計(jì)算方法［J］.現(xiàn)代雷達(dá)，2013（3）：41-44，49.

［5］張克軍.基于實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的多傳感器融合系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)［J］.微型電腦應(yīng)用，2011（7）：24-28，70.

Software Implementation of Multisensor Data Fusion System

Li Changfeng
（Zero Eight One Electronic Group Co.， Ltd.， Guangyuan 628017， China）

In recent years， multi-sensor data fusion has become one of the important direction of research technology， both in the defense and the defense system have

widespread attention. Especially facing the increase of the target and number of source， which puts forward higher requirement to the system. Researchers need to repeatedly test system to improve the system operation effectiveness. The article makes a in-depth analysis and research according to the system requirements， system analysis and the key technology of multisensor data fusion system such as software implementation in order to provide more support for the sustainable development in related fields.

multi-sensor； data fusion system； software implementation

李長(zhǎng)峰（1982— ），男，四川廣安，本科；研究方向：軟件技術(shù)。