多扩展目标跟踪中基于多任务决策的传感器控制策略的研究

Through scientifically formulating the multiple task optimization decision system, sensor can be controlled to improve its ability of receiving information and reacting to situations. It can promote the in-depth development and the efficient utilization of information resources so as to improve the overall level of information fusion. With the constantly emerging of the advanced detection methods and the improving resolution of modern sensors, the extended target tracking problem in which one target corresponds to multiple measurements per unit time gradually becomes a research highlight in the target tracking area. This project intends to study the sensor decision-making control based on different task planning, and then to comprehensively optimize the tracking performance of multiple extended target. The research includes sensor control strategy based on joint optimization of shape estimation and movement state estimation of multiple extended target, sensor control strategy based on tactical importance assessment of multiple extended target. This project uses the dynamic optimization of the sensor information system to integrate various elements in a complex multiple extended target tracking environment into an organic whole. The research methodology system will effectively improve target recognition and target tracking in both military and civilian use, and therefore possesses significant academic value and application potential. It holds tremendous practical significance for the improvement of both defense and offense capability of our battlefield systems.

科学制定多任务优化的决策体系，控制传感器运动去改善传感器接收信息和应对态势的能力，可推进信息资源的深度开发和高效利用，从而可提升信息融合的整体水平。伴随着高水平检测手段不断涌现和现代传感器分辨率不断提高，同一目标在同一时刻对应多个量测的扩展目标跟踪问题日益成为目标跟踪领域的研究热点。本项目拟基于不同任务规划的传感器决策控制问题的研究，全面优化多扩展目标的跟踪性能，研究内容包括：多扩展目标形状估计和运动参数估计联合优化的传感器控制策略的研究；基于多扩展目标战术重要性评估的传感器控制策略的研究。本项目运用传感器信息系统的动态优化把复杂多扩展目标跟踪环境中的各个要素融合集成为一个有机的整体，研究的方法体系将有效促进军事或民用领域的目标跟踪与识别能力，具有重要的学术价值和应用前景，对于提高我国战场系统的防御和攻击能力具有重要的现实意义。

随着高新技术和高水平检测手段的不断涌现，传感器的性能获得了极大的提高，各种面向复杂应用背景的传感器系统应运而生。近几年，同一目标在同一时刻对应多个量测的扩展目标跟踪问题已经成为目标跟踪领域的研究热点。本项目利用传感器量测实时递推估计多扩展目标的状态信息，并能依据这些估计信息建立科学合理的优化决策体系，最终对传感器进行最优控制。本项目取得的主要成果有：(1)给出了基于高斯逆Wishart椭圆分布假设的传感器控制方法，以及给出具有不规则形状多扩展目标跟踪的传感器控制方法。项目建立了运动参数估计和多目标形状估计进行联合优化的传感器控制的评价准则，给出了传感器控制相应的数值求解方法，为多扩展目标跟踪的传感器控制的有效决策提供了基础。(2)项目通过多扩展目标参数估计对多目标进行战术重要性评估，提出了针对最具战术价值的目标进行传感器控制的方法。该方法能够根据战场态势的具体变化对多目标进行威胁程度的优先级排序，显著增强了基于信息系统的体系作战能力。(3)分布式传感器网络技术在复杂的多目标跟踪系统中发挥了极其重要的作用，项目利用多重任务规划，研究实现了多目标跟踪多传感器控制技术，给出多传感器自主式和协同式有机结合的联合跟踪融合与优化控制体系。.该项目已经取得了一些比较有价值的理论研究成果，在学术论文发表、人才培养和学科建设等方面都取得了一定的成绩。此外，项目的研究成果在工程实践中也具备良好的应用前景，对提升拥有移动传感器平台的战场系统的防御和攻击能力具有重要的现实意义。