[发明专利]一种车载传感器系统的闭环协同调度框架的协同调度方法

说明书

本发明属于多传感器管理领域,具体涉及一种车载传感器系统的闭环协同调度框架的协同调度方法。所述的闭环协同调度框架，包括传感器集合层、决策层和融合层；传感器集合层表示异构的传感器资源集合。融合层结合环境因素以及传感器的观测数据，对目标进行状态估计以及下一个时刻的状态预测，并生成相应的目标态势图像。决策层利用融合层提供的数据信息以及目标态势图像，进行平台路径规划，产生的环境观测需求传递给车载传感器系统。决策层根据平台路径规划结果产生传感器的调度命令，指导传感器集合进行动作更新，实现复杂多变的环境下多传感器的精确探测和追踪。本发明实现传感器资源的高效分配，最终实现多传感器探测、目标追踪的风险最小化。

技术领域

本发明属于多传感器管理领域,具体涉及一种车载传感器系统的闭环协同调度框架的协同调度方法。

背景技术

进入20世纪70年代以后，多传感器系统大量涌现。相对于单传感器，多传感器系统可以获得更多、更精确的观测信息。20世纪中后期，多传感器系统结合不同的平台形成车载传感器平台，并开始广泛应用于目标跟踪领域。由于环境的多变性、目标状态变化的不确定，需要对多传感器进行合理的配置以实现对目标的精确、稳定追踪，多传感器管理的研究因此受到更广泛的关注。合理有效的传感器管理策略一方面能够实现对传感器资源最有效的利用，另一方面也可以减轻操作员负担，最终实现目标跟踪任务的效能最大化。

目标跟踪是指通过对传感器的观测信息进行融合，得到目标的状态估计并对目标进行下一个时刻状态预测，这些估计以及预测信息通过人机交互界面呈现为目标的态势图像，并用于指导平台路径规划，从而实现对目标的精确定位与追踪。传感器通过对当前环境的观测给出合适的调度方案，进行目标识别、分类随着多传感器系统应用的场景越来越复杂化，数据融合得到的目标状态图像很快失效，转瞬即逝以及不易辨别的目标需要传感器调度具有更大的灵活性。传统的车载传感器系统采用开环的调度方法，即平台路径规划后产生的新环境观测需求无法传递给传感器系统，从而降低了传感器观测的精度以及反应速度，增大了目标追踪的误差及风险性。

鉴于传统车载传感器资源管理的低效以及高风险性，本发明提出一种车载传感器系统的闭环协同调度模型。通过加入反馈控制形成回路，将平台路径规划后引起的环境观测需求及时反馈给传感器系统，传感器系统应用基于风险的调度算法给出最佳调度方案，实现对目标的精确探测。传感器的观测信息进而通过数据融合中心转化为目标的态势图像用于平台路径规划。这个过程循环下去，从而使得数据融合的信息更加全面，平台路径规划更加准确，传感器调度决策更加灵活，最终实现复杂多变的环境下多传感器探测及目标追踪的风险最小化。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是通过构建车载传感器系统的闭环协同调度模型，以实现传感器资源的高效分配，最终实现多传感器探测、目标追踪的风险最小化。本发明构建了车载传感器系统的闭环协同调度框架，提出实现闭环协同调度的关键技术，最后给出基于闭环调度框架的传感器调度方法。

为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种车载传感器系统的闭环协同调度框架，如图1所示，包括传感器集合层、决策层和融合层；传感器集合层表示异构的传感器资源集合，传感器包括雷达、红外传感器和成像传感器。雷达、红外传感器和成像传感器执行决策层的命令，并产生各种类型的观测数据。

车载传感器系统在工作环境中运作，工作环境包括被跟踪目标本身及影响其行为、表现和结果的环境因素。融合层结合环境因素以及传感器的观测数据，对目标进行状态估计以及下一个时刻的状态预测，并生成相应的目标态势图像。决策层利用融合层提供的数据信息以及目标态势图像，进行平台路径规划，产生的环境观测需求传递给车载传感器系统。决策层根据平台路径规划结果产生传感器的调度命令，指导传感器集合进行动作更新，实现复杂多变的环境下多传感器的精确探测和追踪。反馈回路持续进行，传感器观测数据在决策层、传感器集合层和融合层之间进行循环传输，以提升传感器观测的精度以及反应速度，降低目标追踪的误差及风险性。