[發(fā)明專利]一種多傳感器數(shù)據(jù)融合半實物仿真系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010979180.8
• 申請日: 2020-09-17
• 公開（公告）號: CN112180760A
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王艷;李翔;李寶清;袁曉兵
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所
• 主分類號: G05B17/02
• 分類號: G05B17/02
• 代理公司: 上海泰能知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31233
• 代理人: 錢文斌;黃志達

本發(fā)明涉及一種多傳感器數(shù)據(jù)融合半實物仿真系統(tǒng)，包括UI交互模塊、仿真構(gòu)建模塊、通信模塊和數(shù)據(jù)融合模塊；所述UI交互模塊用于通過交互式界面進行參數(shù)配置；所述仿真構(gòu)建模塊用于模擬生成野外環(huán)境、仿真特定探測模式下的復(fù)合式傳感器模型和多目標(biāo)運動模型；所述通信模塊用于使用指定的通信協(xié)議與所接入的實物傳感器節(jié)點進行通信；所述數(shù)據(jù)融合模塊用于管理所有系統(tǒng)內(nèi)部的傳感器數(shù)據(jù)，并調(diào)用內(nèi)置的融合算法對虛擬探測數(shù)據(jù)和實體探測數(shù)據(jù)進行融合處理。本發(fā)明使得整個系統(tǒng)功能更強大，適用范圍更廣泛。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無線傳感器融合系統(tǒng)仿真技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種多傳感器數(shù)據(jù)融合半實物仿真系統(tǒng)。

背景技術(shù)

多傳感器數(shù)據(jù)融合是綜合來自不同傳感器的探測數(shù)據(jù)信息，獲得被測目標(biāo)的統(tǒng)一的最佳估計或描述，產(chǎn)生任何單一傳感器所無法獲得的有意義的信息，它是現(xiàn)代軍事系統(tǒng)的重要組成部分。

隨著多傳感器信息融合技術(shù)的發(fā)展，相應(yīng)的理論及算法也越來越多。利用計算機仿真技術(shù)、數(shù)學(xué)建模技術(shù)和數(shù)字通信技術(shù)，構(gòu)建一個可視化的多傳感器數(shù)據(jù)融合半實物仿真系統(tǒng)，以接入少許實物傳感器節(jié)點和生成若干虛擬傳感器節(jié)點的方式，在平臺上結(jié)合工程背景，開展一系列的數(shù)據(jù)融合仿真試驗，可以對試驗數(shù)據(jù)進行定量分析，對數(shù)據(jù)融合進行定量的評估，評估各種模型、算法的性能以及在實際系統(tǒng)中的應(yīng)用情況，驗證融合結(jié)構(gòu)中各個融合子模塊的合理性和有效性，為之后融合理論和算法的深入研究與改進打下基礎(chǔ)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種多傳感器數(shù)據(jù)融合半實物仿真系統(tǒng)，使其功能更強大，適用范圍更廣泛。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：提供一種多傳感器數(shù)據(jù)融合半實物仿真系統(tǒng)，包括UI交互模塊、仿真構(gòu)建模塊、通信模塊和數(shù)據(jù)融合模塊；所述UI交互模塊用于通過交互式界面進行參數(shù)配置；所述仿真構(gòu)建模塊用于模擬生成野外環(huán)境、仿真特定探測模式下的復(fù)合式傳感器模型和多目標(biāo)運動模型；所述通信模塊用于使用指定的通信協(xié)議與所接入的實物傳感器節(jié)點進行通信；所述數(shù)據(jù)融合模塊用于管理所有系統(tǒng)內(nèi)部的傳感器數(shù)據(jù)，并調(diào)用內(nèi)置的融合算法對虛擬探測數(shù)據(jù)和實體探測數(shù)據(jù)進行融合處理。

所述UI交互模塊進行參數(shù)配置時，具體包括：配置傳感器的參數(shù)、設(shè)定傳感器布設(shè)位置、設(shè)置目標(biāo)屬性、設(shè)置目標(biāo)行進路線和設(shè)置野外環(huán)境參數(shù)。

所述UI交互模塊在設(shè)置目標(biāo)行進路線時，首先繪制初始路線，并在所述初始路線上選擇擬合位置，通過線性插值以及自然三次樣條插值對擬合位置進行曲線擬合以形成接近自然狀態(tài)下的目標(biāo)運動路線。

所述UI交互模塊還用于向用戶實時顯示系統(tǒng)的仿真運行情況。

所述仿真構(gòu)建模塊按照所述UI交互模塊配置的參數(shù)，模擬真實的野外環(huán)境，構(gòu)建虛擬仿真?zhèn)鞲衅鞴?jié)點和虛擬目標(biāo)，并指定虛擬目標(biāo)按所設(shè)定的路線行進，同時模擬所述虛擬仿真?zhèn)鞲衅鱾鞲衅鞴?jié)點對目標(biāo)的探測過程。

所述通信模塊與接入的實物傳感器節(jié)點進行通信，同時支持上行數(shù)據(jù)和下行數(shù)據(jù)，包括接收節(jié)點的探測信息、狀態(tài)信息和對節(jié)點下發(fā)控制狀態(tài)的指令。

整個系統(tǒng)在運行時創(chuàng)建三條并行的線程，并以多線程的方式運行：

第一條線程為仿真線程，用于各種仿真模型的創(chuàng)建和運行；首先該線程由所述仿真構(gòu)建模塊負責(zé)創(chuàng)建仿真野外環(huán)境和仿真目標(biāo)運動的標(biāo)準(zhǔn)航跡，為生成傳感器仿真數(shù)據(jù)提供依據(jù)；同時，仿真線程實時模擬每個虛擬傳感器節(jié)點對探測區(qū)域中掃描到的目標(biāo)點跡進行觀測，生成符合模板觀測數(shù)據(jù)模型的虛擬探測數(shù)據(jù)，包括目標(biāo)探測時間、目標(biāo)類型、目標(biāo)數(shù)量、目標(biāo)航向和目標(biāo)位置，并送入數(shù)據(jù)融合模塊；

第二條線程為通信線程，用于使用UDP通信協(xié)議與接入的實體傳感器節(jié)點進行通信，其包括上行數(shù)據(jù)鏈路和下行數(shù)據(jù)鏈路；所述上行數(shù)據(jù)鏈路負責(zé)接收實體傳感器節(jié)點的狀態(tài)信息和探測信息；所述下行鏈路負責(zé)下發(fā)由所述UI交互模塊設(shè)置的狀態(tài)更改參數(shù)；