多平台网络化分布式协同目标观测与跟踪控制方法

This project is oriented to the demands of multi-platform networking cooperative operations, researches on the conception and method of target optimized observation and tracking control under dynamic uncertain network environment. The coupling between communication and information fusion among different platforms is solved by discussing the mechanism and method of demand-based fusion, transmissions of information and effect-based fusion. The optimal configuration method of distributed coordinated targets tracking control is researched, which solves the coupling between information fusion and tracking control. Also, aiming at the dynamic uncertain network, elimination of over information fusion and information relevance, a distributed information fusion approach with minimal communication volume is designed, which obtains the coupling relationship of distributed communication, fusion and control under network environment.

本项目面向网络化多平台协同作战的技术需求，研究动态不确定网络环境下分布式协同目标最优观测与跟踪控制的理论与方法，研究平台之间信息按需传输、融合以及基于效果融合的机制和方法，解决通信连接与信息融合的耦合问题；研究分布式协同目标跟踪控制的最优配置方法，解决信息融合和跟踪控制的耦合问题；研究应对动态不确定网络特征、消除因通信引起的信息过度融合及因测量导致的信息集合之间相关性等问题，设计具有最小通信量的分布式信息融合方法，洞悉网络环境下分布式通信、融合与控制之间复杂的耦合关系。

随着信息化、网络化、智能化技术飞速发展，“以网络为中心”的多平台体系化协同作战将成为未来主要的作战模式。通过网络来整合各类平台和资源，形成彼此关联、相互协作的有机整体，实现信息传输与信息融合以确保对作战空间的完备态势感知，进而完成协同侦察、跟踪与打击等作战任务。网络中心战的关键使能技术之一就是由多平台构成的传感器网络必须具备协同观测、传输和融合信息的能力，提高在合理的时间、恰当的地点向适合的节点提供正确信息的能力，实现信息、火力、电磁的有效协同，确保掌握战场信息优势。.本项目针对多平台网络化分布式协同目标观测与跟踪，主要研究内容和创新性研究成果如下：.（1）针对通信连接与信息融合的耦合问题，研究了观测信息在网络中成功传递的概率及因多路径通信导致的信息冗余的影响。考虑无线通信链路特性对无人机间信息成功传递概率进行建模，并提出基于通信连接矩阵的方法，消除重复先验信息，建立分布式信息融合算法。.（2）研究了多平台体系信息融合与跟踪控制耦合问题，提出了基于探测信息量的多平台分布式协同目标跟踪控制的最优配置技术和方法。本研究探讨了不同滤波算法对多UAV协同观测问题的适用性情况，使用Fisher信息对目标探测所获取的信息量进行表征，建立了平台与目标相对位置关系对观测性能的影响。在此基础上提出了多平台分布式控制律，摸清并证明了算法收敛性条件与网络通信状态及平台运动属性之间的复杂关系。.（3）综合考虑网络通信代价与信息融合性能，研究了具有较低通信量的分布式协同目标观测信息融合机制与方法，从网络带宽资源占用与平台间通信频次两个角度建立了相应的信息传输机制，设计了局部信息传输条件下的一致性信息融合算法，并分析了算法的有效性。.本项目面向多平台协同作战需求，研究动态不确定网络环境下分布式协同目标最优观测与跟踪控制问题。这是实现网络中心战的基础和关键技术之一，具有重要的理论和现实意义。