基于STAGE软件的多传感器数据融合仿真平台的设计和实现

摘要

随着多传感器数据融合技术的发展,相应的理论及算法也越来越多。由于影响数据融合效果的因素很多,仅靠研制人员进行定性评估是远远不够的,必须寻找一种有效的方法进行定量评估。仿真技术便是利用计算机技术和仿真建模技术,来对数据融合结果进行定量研究,即验证数据融合结果的可靠性或其它需要验证的属性。因此,仿真平台在数据融合技术发展中具有极其重要的地位。但是,目前已经相对成熟的理论和算法很多,任何一个仿真平台都不可能全部囊括。由此可得,本文将要构建一个通用的多传感器数据融合仿真平台具有其特殊的使用价值,其主要内容包括以下几个方面。
　　 首先,在深刻理解STAGE软件的运行机理和体系结构的基础之上,结合STAGE软件的优势和特点,对它进行二次开发,构建了多传感器数据融合仿真平台的作战想定环境即仿真剧情,给目标跟踪算法提供了数据来源。
　　 其次,采用结构化分析的软件设计方法,遵循功能模块化的原则来设计该仿真平台,其中包括的主要功能模块有:剧情产生(STAGE软件提供)、系统数据管理、数据融合中心、数据通信、人机交互界面、性能评估。进而,本文根据各个模块的功能要求加以说明和软件设计,其中在数据融合中心模块中本文详细描述了目标跟踪算法的建模思想和扩展性的接口定义设计；在性能评估模块中本文详细描述了性能评估软件指标的定义和提取,及该模块的软件设计和实现方法。
　　 最后,仿真的实现。本文以雷达和红外目标跟踪算法为例子,测试和验证该多传感器数据融合平台的性能,并证明其实用性、兼容性和扩展性。本文所用的软件开发工具是STAGE软件和Visual C6.0混合编程来实现该仿真平台的开发。另外本文还测试了第三方提供的目标数据,进一步证明仿真平台的兼容性,也证明了融合中心的目标跟踪算法建模和组件封装的重要意义——提高其代码的重用率。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 课题研究背景

1.2 数据融合技术的意义

1.2.1 仿真平台的提出

1.2.2 性能评估技术研究的意义

1.3 国内外研究历史及现状

1.4 先进的仿真环境--STAGE

1.5 论文的主要内容

第2章 数据融合仿真平台的系统模型设计

2.1 引言

2.2 STAGE剧情产生

2.2.1 STAGE仿真软件的体系结构

2.2.2 STAGE仿真软件的应用扩展接口

2.3 STAGE战情仿真软件在仿真平台支撑环境中的应用设计

2.3.1 STAGE战情仿真软件的使命任务

2.3.2 STAGE软件功能应用设计

2.4 仿真平台的系统需求分析

2.4.1 需求分析的提出

2.4.2 系统需求分析

2.5 基于UML的系统模型设计

2.5.1 UML建模语言概述

2.5.2 系统静态结构建模

2.5.3 系统动态行为建模

2.6 本章小结

第3章 数据融合算法的建模及封装

3.1 引言

3.2 DEVS模型描述

3.2.1 DVES模型定义

3.3 COM技术

3.3.1 COM的对象

3.3.2 COM的接口

3.3.3 COM的实现

3.4 算法模型开发

3.4.1 算法模型的DEVS形式化描述

3.4.2 DEVS模型到UML模型的映射

3.5 算法组件封装

3.6 小结

第4章 数据融合算法性能评估的方法及平台设计

4.1 引言

4.2 性能评估

4.2.1 性能评估指标定义

4.2.2 性能评估指标提取

4.3 性能评估平台

4.3.1 评估平台的输入输出

4.3.2 评估平台功能模块

4.3.3 功能模块软件的实现

4.4 小结

第5章 数据融合仿真平台的实现及仿真分析

5.1 引言

5.2 平台功能的软件实现

5.2.1 作战想定环境模块

5.2.2 STAGE软件与数据融合平台的通信技术

5.2.3 人机界面操作实现

5.3 系统数据管理的实现

5.3.1 数据库访问技术

5.3.2 数据查询与管理

5.4 仿真实现

5.4.1 红外和雷达算法仿真测试及评估

5.4.2 多机动目标数据融合算法

5.4.3 多机动目标数据融合算法

5.5 小结

第6章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

致谢

参考文献

附录