一种多传感器数据融合半实物仿真系统技术方案

本发明专利技术涉及一种多传感器数据融合半实物仿真系统，包括UI交互模块、仿真构建模块、通信模块和数据融合模块；所述UI交互模块用于通过交互式界面进行参数配置；所述仿真构建模块用于模拟生成野外环境、仿真特定探测模式下的复合式传感器模型和多目标运动模型；所述通信模块用于使用指定的通信协议与所接入的实物传感器节点进行通信；所述数据融合模块用于管理所有系统内部的传感器数据，并调用内置的融合算法对虚拟探测数据和实体探测数据进行融合处理。本发明专利技术使得整个系统功能更强大，适用范围更广泛。

【技术实现步骤摘要】
一种多传感器数据融合半实物仿真系统
本专利技术涉及无线传感器融合系统仿真
，特别是涉及一种多传感器数据融合半实物仿真系统。
技术介绍
多传感器数据融合是综合来自不同传感器的探测数据信息，获得被测目标的统一的最佳估计或描述，产生任何单一传感器所无法获得的有意义的信息，它是现代军事系统的重要组成部分。随着多传感器信息融合技术的发展，相应的理论及算法也越来越多。利用计算机仿真技术、数学建模技术和数字通信技术，构建一个可视化的多传感器数据融合半实物仿真系统，以接入少许实物传感器节点和生成若干虚拟传感器节点的方式，在平台上结合工程背景，开展一系列的数据融合仿真试验，可以对试验数据进行定量分析，对数据融合进行定量的评估，评估各种模型、算法的性能以及在实际系统中的应用情况，验证融合结构中各个融合子模块的合理性和有效性，为之后融合理论和算法的深入研究与改进打下基础。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种多传感器数据融合半实物仿真系统，使其功能更强大，适用范围更广泛。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种多传感器数据融合半实物仿真系统，包括UI交互模块、仿真构建模块、通信模块和数据融合模块；所述UI交互模块用于通过交互式界面进行参数配置；所述仿真构建模块用于模拟生成野外环境、仿真特定探测模式下的复合式传感器模型和多目标运动模型；所述通信模块用于使用指定的通信协议与所接入的实物传感器节点进行通信；所述数据融合模块用于管理所有系统内部的传感器数据，并调用内置的融合算法对虚拟探测数据和实体探测数据进行融合处理。所述UI交互模块进行参数配置时，具体包括：配置传感器的参数、设定传感器布设位置、设置目标属性、设置目标行进路线和设置野外环境参数。所述UI交互模块在设置目标行进路线时，首先绘制初始路线，并在所述初始路线上选择拟合位置，通过线性插值以及自然三次样条插值对拟合位置进行曲线拟合以形成接近自然状态下的目标运动路线。所述UI交互模块还用于向用户实时显示系统的仿真运行情况。所述仿真构建模块按照所述UI交互模块配置的参数，模拟真实的野外环境，构建虚拟仿真传感器节点和虚拟目标，并指定虚拟目标按所设定的路线行进，同时模拟所述虚拟仿真传感器传感器节点对目标的探测过程。所述通信模块与接入的实物传感器节点进行通信，同时支持上行数据和下行数据，包括接收节点的探测信息、状态信息和对节点下发控制状态的指令。整个系统在运行时创建三条并行的线程，并以多线程的方式运行：第一条线程为仿真线程，用于各种仿真模型的创建和运行；首先该线程由所述仿真构建模块负责创建仿真野外环境和仿真目标运动的标准航迹，为生成传感器仿真数据提供依据；同时，仿真线程实时模拟每个虚拟传感器节点对探测区域中扫描到的目标点迹进行观测，生成符合模板观测数据模型的虚拟探测数据，包括目标探测时间、目标类型、目标数量、目标航向和目标位置，并送入数据融合模块；第二条线程为通信线程，用于使用UDP通信协议与接入的实体传感器节点进行通信，其包括上行数据链路和下行数据链路；所述上行数据链路负责接收实体传感器节点的状态信息和探测信息；所述下行链路负责下发由所述UI交互模块设置的状态更改参数；第三条线程为主控线程，用于程序的主流程控制、GUI界面的数据显示以及融合算法的调用；首先负责对所述仿真线程和通信线程进行生存管理，以及负责整个系统的运转；所述主控线程负责将所述仿真线程的目标运行轨迹显示在“运行显示界面”中，将多传感器探测数据显示在“情报界面-输出数据”面板的“仿真节点数据”显示控件中，同时将所述通信线程接收的实体节点探测数据显示在“实体节点数据”显示控件中；所述主控线程负责调用所述数据融合模块，对多传感器节点数据进行时空统一，对不同来源的局部航迹数据进行关联与融合处理，形成系统级别的目标运动航迹信息以及属性信息，并将融合结果显示在“全局情报数据”面板。有益效果由于采用了上述的技术方案，本专利技术与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本专利技术针对多传感器数据融合开发所需的模块，合理地进行了软件设计，使其具有实时性和开放性的结构，向用户提供一个拥有交互式界面的建模、仿真、数据采集、算法测试和综合分析的集成环境。附图说明图1是本专利技术实施方式的系统框图；图2是本专利技术实施方式中设置界面示例图；图3是本专利技术实施方式中情报界面示例图；图4是本专利技术实施方式的工作流程图。具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。此外应理解，在阅读了本专利技术讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。本专利技术的实施方式涉及一种多传感器数据融合半实物仿真系统，如图1所示，包括UI交互模块、仿真构建模块、通信模块和数据融合模块；所述UI交互模块用于通过交互式界面进行参数配置；所述仿真构建模块用于模拟生成野外环境、仿真特定探测模式下的复合式传感器模型和多目标运动模型；所述通信模块用于使用指定的通信协议与所接入的实物传感器节点进行通信；所述数据融合模块用于管理所有系统内部的传感器数据，并调用内置的融合算法对虚拟探测数据和实体探测数据进行融合处理。其中，所述UI交互模块控制系统各个模块的协调统一工作，并对相关的资源和动态对象进行实时管理。支持用户通过简单、直观的UI交互操作，对仿真系统进行参数配置，包括配置传感器的参数、设定传感器布设位置、设置目标属性、设置目标行进路线、设置野外环境参数等。UI模块的另一项主要功能是向用户实时显示系统的仿真运行情况。所述仿真构建模块可以按照UI模块的配置参数，模拟真实的野外环境，构建虚拟仿真传感器节点、虚拟目标，并指定虚拟目标按所设定的路线行进，同时模拟传感器节点对目标的探测过程。所述通信模块可用于仿真系统与所接入的少量传感器实物节点进行通信，同时支持上行数据和下行数据，包括接收节点的探测信息、状态信息和对节点下发控制状态的指令。所述数据融合模块，负责管理仿真系统的所有数据信息，将所有节点(虚拟+实体)探测数据传入融和算法，再调用系统内部的融合算法输出情报信息。本专利技术提出的多传感器数据融合半实物仿真系统主程序使用JAVA语言编写，开发环境为Eclipse-Mars，GUI的相关开发插件为WindowBuilder，GUI设计使用的类库以SWT和JFace为主。仿真系统所包含的数据融合算法模块采用MATLAB语言设计实现，封装了属性融合算法、目标关联算法、目标跟踪算法等，各算法在结构上是相互独立的。本仿真平台采用了分布式的融合框架，有支持大规模传感器节点的特点。首先用户需要在如图2所示的“设置界面”，通过鼠标和键盘操作，配置仿真系统的各项参数，配置过程如下：(1)在界面的左上角，选择“半实物仿真”模式；在环境信息面板，对待仿真的野外环境参数进行设置，包括地本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多传感器数据融合半实物仿真系统，其特征在于，包括UI交互模块、仿真构建模块、通信模块和数据融合模块；所述UI交互模块用于通过交互式界面进行参数配置；所述仿真构建模块用于模拟生成野外环境、仿真特定探测模式下的复合式传感器模型和多目标运动模型；所述通信模块用于使用指定的通信协议与所接入的实物传感器节点进行通信；所述数据融合模块用于管理所有系统内部的传感器数据，并调用内置的融合算法对虚拟探测数据和实体探测数据进行融合处理。/n

【技术特征摘要】
1.一种多传感器数据融合半实物仿真系统，其特征在于，包括UI交互模块、仿真构建模块、通信模块和数据融合模块；所述UI交互模块用于通过交互式界面进行参数配置；所述仿真构建模块用于模拟生成野外环境、仿真特定探测模式下的复合式传感器模型和多目标运动模型；所述通信模块用于使用指定的通信协议与所接入的实物传感器节点进行通信；所述数据融合模块用于管理所有系统内部的传感器数据，并调用内置的融合算法对虚拟探测数据和实体探测数据进行融合处理。


2.根据权利要求1所述的多传感器数据融合半实物仿真系统，其特征在于，所述UI交互模块进行参数配置时，具体包括：配置传感器的参数、设定传感器布设位置、设置目标属性、设置目标行进路线和设置野外环境参数。


3.根据权利要求1所述的多传感器数据融合半实物仿真系统，其特征在于，所述UI交互模块在设置目标行进路线时，首先绘制初始路线，并在所述初始路线上选择拟合位置，通过线性插值以及自然三次样条插值对拟合位置进行曲线拟合以形成接近自然状态下的目标运动路线。


4.根据权利要求1所述的多传感器数据融合半实物仿真系统，其特征在于，所述UI交互模块还用于向用户实时显示系统的仿真运行情况。


5.根据权利要求1所述的多传感器数据融合半实物仿真系统，其特征在于，所述仿真构建模块按照所述UI交互模块配置的参数，模拟真实的野外环境，构建虚拟仿真传感器节点和虚拟目标，并指定虚拟目标按所设定的路线行进，同时模拟所述虚拟仿真传感器传感器节点对目标的探测过程。


6.根据权利要求1所述的多传感器数据融合半实物仿真系统，其特征在于，所述通信模...

【专利技术属性】
技术研发人员：王艳，李翔，李宝清，袁晓兵，
申请(专利权)人：中国科学院上海微系统与信息技术研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31