[發明專利]一種車載傳感器系統的閉環協同調度框架的協同調度方法

有效

• 申請號: 201811429564.1
• 申請日: 2018-11-28
• 公開（公告）號: CN109657928B
• 公開（公告）日: 2022-10-04
• 發明（設計）人: 史彥軍;林娜;張同亮
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: G06F17/18
• 分類號: G06F17/18;G06F17/16;G06Q10/06
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 溫福雪;侯明遠

本發明屬于多傳感器管理領域,具體涉及一種車載傳感器系統的閉環協同調度框架的協同調度方法。所述的閉環協同調度框架，包括傳感器集合層、決策層和融合層；傳感器集合層表示異構的傳感器資源集合。融合層結合環境因素以及傳感器的觀測數據，對目標進行狀態估計以及下一個時刻的狀態預測，并生成相應的目標態勢圖像。決策層利用融合層提供的數據信息以及目標態勢圖像，進行平臺路徑規劃，產生的環境觀測需求傳遞給車載傳感器系統。決策層根據平臺路徑規劃結果產生傳感器的調度命令，指導傳感器集合進行動作更新，實現復雜多變的環境下多傳感器的精確探測和追蹤。本發明實現傳感器資源的高效分配，最終實現多傳感器探測、目標追蹤的風險最小化。

技術領域

本發明屬于多傳感器管理領域,具體涉及一種車載傳感器系統的閉環協同調度框架的協同調度方法。

背景技術

進入20世紀70年代以后，多傳感器系統大量涌現。相對于單傳感器，多傳感器系統可以獲得更多、更精確的觀測信息。20世紀中后期，多傳感器系統結合不同的平臺形成車載傳感器平臺，并開始廣泛應用于目標跟蹤領域。由于環境的多變性、目標狀態變化的不確定，需要對多傳感器進行合理的配置以實現對目標的精確、穩定追蹤，多傳感器管理的研究因此受到更廣泛的關注。合理有效的傳感器管理策略一方面能夠實現對傳感器資源最有效的利用，另一方面也可以減輕操作員負擔，最終實現目標跟蹤任務的效能最大化。

目標跟蹤是指通過對傳感器的觀測信息進行融合，得到目標的狀態估計并對目標進行下一個時刻狀態預測，這些估計以及預測信息通過人機交互界面呈現為目標的態勢圖像，并用于指導平臺路徑規劃，從而實現對目標的精確定位與追蹤。傳感器通過對當前環境的觀測給出合適的調度方案，進行目標識別、分類隨著多傳感器系統應用的場景越來越復雜化，數據融合得到的目標狀態圖像很快失效，轉瞬即逝以及不易辨別的目標需要傳感器調度具有更大的靈活性。傳統的車載傳感器系統采用開環的調度方法，即平臺路徑規劃后產生的新環境觀測需求無法傳遞給傳感器系統，從而降低了傳感器觀測的精度以及反應速度，增大了目標追蹤的誤差及風險性。

鑒于傳統車載傳感器資源管理的低效以及高風險性，本發明提出一種車載傳感器系統的閉環協同調度模型。通過加入反饋控制形成回路，將平臺路徑規劃后引起的環境觀測需求及時反饋給傳感器系統，傳感器系統應用基于風險的調度算法給出最佳調度方案，實現對目標的精確探測。傳感器的觀測信息進而通過數據融合中心轉化為目標的態勢圖像用于平臺路徑規劃。這個過程循環下去，從而使得數據融合的信息更加全面，平臺路徑規劃更加準確，傳感器調度決策更加靈活，最終實現復雜多變的環境下多傳感器探測及目標追蹤的風險最小化。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是通過構建車載傳感器系統的閉環協同調度模型，以實現傳感器資源的高效分配，最終實現多傳感器探測、目標追蹤的風險最小化。本發明構建了車載傳感器系統的閉環協同調度框架，提出實現閉環協同調度的關鍵技術，最后給出基于閉環調度框架的傳感器調度方法。

為了達到上述目的，本發明的技術方案如下：

一種車載傳感器系統的閉環協同調度框架，如圖1所示，包括傳感器集合層、決策層和融合層；傳感器集合層表示異構的傳感器資源集合，傳感器包括雷達、紅外傳感器和成像傳感器。雷達、紅外傳感器和成像傳感器執行決策層的命令，并產生各種類型的觀測數據。

車載傳感器系統在工作環境中運作，工作環境包括被跟蹤目標本身及影響其行為、表現和結果的環境因素。融合層結合環境因素以及傳感器的觀測數據，對目標進行狀態估計以及下一個時刻的狀態預測，并生成相應的目標態勢圖像。決策層利用融合層提供的數據信息以及目標態勢圖像，進行平臺路徑規劃，產生的環境觀測需求傳遞給車載傳感器系統。決策層根據平臺路徑規劃結果產生傳感器的調度命令，指導傳感器集合進行動作更新，實現復雜多變的環境下多傳感器的精確探測和追蹤。反饋回路持續進行，傳感器觀測數據在決策層、傳感器集合層和融合層之間進行循環傳輸，以提升傳感器觀測的精度以及反應速度，降低目標追蹤的誤差及風險性。