空中任务网基于信息融合的自组织协同方法研究

Self-organization modeling of command and control structure and collaboration of multiple cooperative object nodes are the keys to realize integrated acquiring and attacking in Network-centric warfare. Limited by network communication bandwidth, abilities of cooperative objects, and constraints of task and objects' safety requirements, and task's complexity, it is natural to collaborate multiple objects with self-organization module in order to finish task favorably in aerial task network. Accordingly, aiming at wireless self-organization task network comprised of many aerial cooperative objects, we will develop the research on collaborative tracking localization and decision methods under the constraint of network resource limitation on the basis of modeling of network command control structure relations, by use of mobile self-organization network theory, information fusion and optimization theory etc… Some key science issues will be deeply studied as follows: 1) Adaptive modeling of command and control structure will be finished with fixed and dynamic numbers of cooperative objects in aerial task network. 2) To research fusion structures of collaborative tracking localization with limited network resources and collaborative tracking and localization methods with fixed and variable fusion structure, and try to obtain feedback collaborative tracking and localization methods with resources allocation strategy. 3) Collaborative decision fusion structure, collaborative models and algorithms will be established and collaborative decision issue will also discussed with resources allocation and managing in this project.

指挥控制结构自组织建模和多合作目标协同是空中任务网络系统实现网络中心战中瞄准与打击一体化作战的关键。受网络通信、合作目标节点能力以及任务性能与节点安全性需求等约束，加之执行任务的复杂性，使得空中任务网中多个合作目标的自组织协同成为保证任务顺利完成的必然选择。为此，本项目将以空中多个合作目标节点构成的无线自组织任务系统为对象，以网络指挥控制结构关系建模为基础，以移动自组织网络、信息融合和最优化理论等为技术手段，开展面向网络资源约束的协同目标跟踪定位与协同决策方法研究，重点解决所遇到的若干关键性科学问题：1)静态和动态合作目标数下空中任务网络指挥控制结构的动态自适应建模；2)网络资源受限约束下协同跟踪定位的融合结构建立和研究固定/可变融合结构下的协同跟踪定位方法，以及建立带有资源分配的反馈协同跟踪定位方法；3)研究协同决策融合结构和协同模型与算法，并解决带有资源分配与调度的协同决策问题。

受空中任务网络系统中合作目标节点能力、任务性能与节点安全性需求等约束，加之执行任务的复杂性，使得空中任务网中多个合作目标的自组织协同成为保证任务顺利完成的必然选择。本项目以复杂环境下空中任务系统中的合作目标为对象，重点开展以下研究内容：1）空中自组织任务网络指挥控制结构自适应动态建模方面，研究合作网络系统的节点局部能力的表示和相应整体功能指标函数设计方法，解决保性能或性能增大最大化意义下任务网络指挥控制关系的重建问题；2）基于固定信息融合结构的协同跟踪方法方面，建立系统性能评估模型设计方法，研究基于量化测量、新息和局部估计等不同协同信息类型组合下的集中式与分布式协同跟踪融合问题，基于主从处理器并行结构研究分散式量化融合协同跟踪融合方法；3）面向可变信息融合结构的协同跟踪定位方法方面，基于给定性能约束研究融合系统结构动态变化的判定规则设计。给出一种传感器管理的目标函数并建立可变混合融合结构下基于多约束的优化模型和优化迭代求解方法。研究多协同节点下自适应融合方法的设计和性能分析，建立了局部渐消因子和全局中心渐消因子的解析关系表达式；4）基于可观测度理论的自组织协同跟踪融合方法方面，成功揭示并建立了可观测度计算方法和滤波估计性能指标之间的解析关系，建立基于尺度变换不变性的非线性可观测度计算分析方法，提出基于可观测度的自适应调节因子计算方法，研究了多传感器系统的可观测度计算方法；5）空中任务网基于信息融合的自组织协同决策方法方面，基于网络资源联合约束开展了可变融合结构分析，探讨各种典型约束信息输入下各模型内在关系，提出一种改进的超视距空战威胁评估模型，研究基于性能智能反馈优化的评估的自组织系统决策方法和多平台节点的协同决策方法。目前已完成高质量学术论文30余篇，其中已录用和发表论文27篇（SCI论文8篇），申请发明专利10项（其中国防专利5项），已完成项目主要研究内容并达到预期研究目标。