[发明专利]一种用于水下航行器的数据融合方法和系统

说明书

本发明涉及一种用于水下航行器的数据融合方法和系统。所述方法包括：确定当前测试目标的至少一种判断指标；针对当前测试目标，获取选取的至少一种判断指标的数值；将判断指标的数值与相应的预设值进行比较，若判断指标的数值在相应的预设值范围内，则针对当前测试目标的数据使用两种或两种以上的阵列模型进行数据处理，得到相应的各个阵列模型处理后的数据；将各个阵列模型处理后的数据进行数据融合，得到融合后的数据。本发明的数据融合方法，针对当前测试目标的数据使用两种或两种以上的阵列模型进行数据处理，并对处理后的数据进行数据融合，以得到融合后的数据。由于得到的融合数据更加准确，从而提高了水下航行器的探测精度。

技术领域

本发明涉及数据处理技术领域，具体而言，本发明涉及一种用于水下航行器的数据融合方法和系统。

背景技术

数据融合技术是将多源、多类、多平台的数据进行整合，得到融合数据。相对于单一数据，融合数据不仅能够提高探测精度，还能够扩大观测范围。目前，由于图像、语音、通信、雷达方面的数据融合技术的发展，数据融合技术得以广泛应用于气象、智能交通、雷达组网等领域。但在水下，由于水下复杂多变的环境，以及声速的影响，水下平台数据融合技术的发展受到限制。

对于多源数据的融合，需要进行时空统一。时间方面的统一，是指需要各阵列的时钟同步。由于各平台传感器的数据传送周期不同，特别对于信号级的数据融合，各平台到中心平台的距离也不相同，因此，即使中心平台同时接收到两个不同平台的数据，也有可能两个不同平台对应的原始时刻并不相同。因此，需要对各平台的数据进行时钟同步。在将各平台的数据进行时钟同步，得到同步后的时钟之后，再针对同步后的时钟进行相应的后续处理，例如多脉冲累积的后续处理。空间方面的统一，是指需要各阵列的坐标系统一。即使各平台的坐标系都基于大地坐标系，各平台的坐标系也不相同，因此，需要先确定各平台的实时位置，否则无法统一阵列流型，进而无法根据统一的阵列流型，融合目标航迹。以雷达网为例，将各雷达的测量坐标系均设定为系统统一的坐标系，并将各雷达的时钟统一校准。由于雷达平台的运动会导致坐标系的误差，运动目标的多普勒频移会导致时钟误差，因此，需要对坐标系的误差，以及时钟误差进行修正。对于坐标系的误差，由于通过全球卫星定位系统能够得到雷达对应的平台的精确位置信息，因此，可以消除坐标系的误差。进一步地，由于本地时钟误差较小，因此，也很容易消除时钟误差。因此，对于雷达平台的数据融合，时空统一相对容易。对于水下平台的数据融合，由于水下复杂多变的环境，以及声速的影响，因此，目前水下授时误差较大，水下平台数据融合技术的发展受到限制。目前，美国国防先进研究计划局和深海导航定位系统项目还尚处于研发阶段。

数据融合的另一瓶颈为在数据传输中存在的问题。特别是信号级的数据融合，由于需要将传感器接收到的数据传送至中心平台，对带宽、传输速率提出了较高的要求。对于雷达平台的数据融合，也存在数据传输方面的问题。为了降低分布式多输入多输出系统雷达信号级融合检测的通信带宽，相关研究人员提出了一种分布式多输入多输出系统雷达信号级量化融合检测算法。该检测算法是将传感器接收到的数据进行量化处理，得到相应的有限位的二进制数，并将该二进制数据传送至中心平台。另外相关研究人员构造了一个字典集。传感器接收到的信号为部分向量的线性叠加，将稀疏表示后的信号压缩到较低维度再进行传输，这样，可以大大降低对传输带宽的要求。

上述的时空统一和数据传输中存在的问题均是制约目前水下平台数据融合技术发展的因素。随着声呐技术的发展，目前在单个水下平台上往往装备了多个声呐设备。以朱姆沃尔特级驱逐舰为例，装备了SQS-60/61(SQQ-90)整合式双频主/被动舰艏声呐、LBVDS(SQQ-90)轻量化宽频变深声呐、SQR-20(SQQ-90)多功能拖曳阵声呐等。各声呐之间的协同、数据融合的需求越来越迫切。

目前，水下航行器尺寸较小，例如美国伍兹霍尔海洋研究所设计的remus600长3.25m，直径仅320mm。由于水下航行器基阵孔径的限制，使其抑制空间干扰的能力也弱，因此，目前，水下航行器的探测精度受到了限制。