傳感器如何在艦船上進行信息融合?
傳感器信息融合是提高海軍艦船目標識別能力和戰斗力的有效手段。海軍艦船的傳感器信息融合(雷達、紅外、激光等)由船上的中央計算機完成,它的作用是綜合和解釋來自多個不同傳感器的數據。
艦船上安裝的多傳感器系統由可見光攝像機和紅外探測器組成。前者是一個寬視場圖像攝像機,該傳感器可以通過轉軸運動去收集目標和背景數據,并具備快速搜索一個大的區域的能力。后者是一個平臺線掃描陣列系統,它對探測點源目標有極好的靈敏度并且可以編制掃描頻率和掃描角度的程序。系統軟件控制兩個傳感器去探測和跟蹤寬范圍變化的目標,收集這些目標及其背景的數據。信息融合計算機連續地從每個傳感器那里收集數據,完成探測、識別、捕捉和跟蹤過程,它還可改變傳感器的參數去獲得優化的目標信號數據。各個部分的功能具體如下。
1.圖像攝像機
圖像攝像機是一個寬視場內部線掃描攝像機,它安裝在一個由計算機控制的獨立的萬向支架上。這樣布局使得系統保持一個穩定的圖像,并在圖像攝像機搜索一個區域的同時用線掃描探測器掃描另外的區域(通常是小的區域),它在搜索和探測的時候通常固定在瞄準線上。當線掃描探測器進人探測模式后,攝像機保持瞄準線對準探測器的觀察線,以便去收集目標的圖像和局部背景。攝像機的靈敏度和分辨率等性能取決于視場寬度和掃描頻率,但在相對近的區域內,它足以提供良好的背景和目標的圖像。攝像機的定位由計算機控制。定位瞄準系統在目標靠近視場邊界或準備選擇一個新的搜索區域時,對攝像機和支架的相對位置進行修正。
2.紅外線掃描探測器
紅外線掃描探測器安裝在一個慣性穩定雙軸萬向支架(平臺)上,支架軸的方位和高低角由計算機進行控制。系統軟件控制海面掃描模式,并調整支架方位頻率、探測器的方位角搜索極限、搜索模型中心和搜索模型每一步的高度角。紅外傳感器系統還包括一個慣性導航系統,它用于保證搜索模型固定在某一平面上。
3.數據融合處理計算機系統
數據融合處理計算機系統包括兩臺并行處理計算機、一臺圖像處理機和一臺控制計算機。兩臺并行處理機同時使用一個共享存儲器去運行數據。其中一臺并行控制線掃描探測器及其數據收集和慣性導航系統;另-臺并行機控制圖像攝像機的專用視頻信息處理機。這個視頻處理機以標準頻率對來自攝像機的圖像進行數字化和處理。數據融合處理系統有以下任務:收集來自每個探測器的數據,控制確定探測器的探測方位,并對所探測的數據進行顯示和記錄。
4.系統軟件
系統軟件的核心是傳感器信息融合軟件,它包括:用于組合來自掃描器和攝像機的數據算法和基于該算法的目標識別軟件。系統軟件提供三個可選擇的模型來運行整個系統。在第一個模型中,線掃描器是主傳感器,由這個線掃描探測器去發現和跟蹤目標,從動的攝像機跟隨線掃描器的位置。這是最常用的模型。因為線掃描器的靈敏度最高,它能夠在攝像機之前確定和發現目標。在第二個模型中,攝像機是-一個基本的傳感器,它搜索海表面并由信息融合處理機直接處理。這里圖像處理機用于增強來自攝像機的圖像,并且信息融合處理機通過一個高速總線將這些數據存儲到圖像處理機中,然后圖像融合處理機跟蹤目標并驅動線掃描機對準它的位置。在第三個控制模型中,探測器支架沒有連接,允許兩個傳感器以各自搜索模式自主掃描。系統計算機連續監視兩個傳感器,以確定目標跟蹤應選擇的傳感器。


