目標(biāo)平臺身份識別

丁亞非,張洪勃

(電子工程學(xué)院，合肥 230037)

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基于信息熵和DSmT聯(lián)合方法的

目標(biāo)平臺身份識別

丁亞非,張洪勃

(電子工程學(xué)院，合肥 230037)

摘要：目標(biāo)的身份識別是電子偵察中的一項(xiàng)重要內(nèi)容。信息融合可以很好地解決單傳感器目標(biāo)識別誤差較大甚至識別錯(cuò)誤的問題。利用信息熵和DSmT聯(lián)合的方法，對電子偵察中多傳感器目標(biāo)平臺身份識別問題進(jìn)行了研究，將通信對抗和雷達(dá)對抗偵察中對于目標(biāo)身份的識別結(jié)果進(jìn)行融合處理，較好地完成了目標(biāo)平臺身份識別。

關(guān)鍵詞：信息熵；電子對抗偵察；輻射源識別；目標(biāo)平臺識別

0引言

利用多部傳感器，特別是不同體制、不同用途的傳感器所提供的對所偵察目標(biāo)的身份判斷，經(jīng)過一定的處理，可以得到一個(gè)更精確的判斷，這就是所說的目標(biāo)身份融合。確切地說，所謂身份融合[1]就是根據(jù)各個(gè)傳感器給出的帶有不確定性的身份報(bào)告或說明，進(jìn)一步進(jìn)行信息融合處理，對所觀測實(shí)體給出聯(lián)合的身份判斷。組合身份報(bào)告要比每個(gè)單傳感器給出的身份報(bào)告更準(zhǔn)確、更具體、更完備。電子對抗偵察不僅僅需要對目標(biāo)進(jìn)行跟蹤和定位，也需要對偵察的目標(biāo)及平臺進(jìn)行身份識別。將目標(biāo)身份融合方法應(yīng)用到電子對抗偵察領(lǐng)域的目標(biāo)識別方向，在各傳感器提供的信息不一定精確、甚至是模糊的情況下，可以提高目標(biāo)身份判斷的準(zhǔn)確性和可靠性。

目標(biāo)身份識別融合可以在傳感器信號級(數(shù)據(jù)級)、屬性信息級(特征級)或身份說明級(決策級)3個(gè)級別上進(jìn)行[1]。目前決策級應(yīng)用于目標(biāo)識別的方法主要有：Bayes推理，模糊綜合，DST等方法[1-3]。其中DST方法應(yīng)用較為廣泛，但其在處理證據(jù)發(fā)生高沖突的情況下會產(chǎn)生與直覺相悖的結(jié)論。Dezert和Smarandache等學(xué)者2002年在DST的基礎(chǔ)上提出了DSmT[3]，很好地解決了DST方法存在的此類問題。本文主要運(yùn)用信息熵[4]和DSmT方法完成目標(biāo)平臺身份識別的融合分析。

1從輻射源識別到目標(biāo)平臺識別

電子對抗領(lǐng)域?qū)τ谀繕?biāo)的偵察均為無源偵察，即對目標(biāo)平臺所載輻射源的偵察，因此難以直接獲得感興趣目標(biāo)平臺的特征。這就需要在輻射源識別的基礎(chǔ)上完成從輻射源識別到目標(biāo)平臺識別的轉(zhuǎn)換。在電子對抗偵察中，對于目標(biāo)輻射源的識別，其根本目的是在對輻射源識別的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)對裝載目標(biāo)輻射源的平臺的識別。一種輻射源可能裝載于多個(gè)不同的目標(biāo)平臺上，因此識別一部輻射源并不等于對于目標(biāo)平臺進(jìn)行了完全的識別。本文采用信息熵的方法，將通抗/雷抗偵察傳感器系統(tǒng)對目標(biāo)輻射源識別轉(zhuǎn)化為對于目標(biāo)平臺的識別，然后利用DSmT方法對目標(biāo)平臺的識別結(jié)果進(jìn)行融合處理，以得到更加準(zhǔn)確可靠的目標(biāo)平臺識別結(jié)果[5-7]。

2信息熵方法

為了獲得平臺識別的基本概率，首先需要對平臺輻射源進(jìn)行特征提取，然后根據(jù)提取結(jié)果對平臺進(jìn)行概率賦值。設(shè)有u種輻射源類型和v種目標(biāo)平臺類型，構(gòu)造特征矩陣T，形式如下：

(1)

式中：tij為第j個(gè)目標(biāo)平臺中配備第i類輻射源設(shè)備的屬性值，如果第i類輻射源設(shè)備屬于第j個(gè)目標(biāo)平臺，那么tij=1，否則tij=0。

再令：

(2)

(3)

假設(shè)在某一環(huán)境中，通過電子對抗情報(bào)偵察識別出某一平臺上的 m 個(gè)雷達(dá)輻射源，基于已有知識這 m 個(gè)雷達(dá)輻射源可能配備于 n 種不同類型的目標(biāo)平臺上,因此可構(gòu)建決策矩陣R。根據(jù)熵權(quán)可以進(jìn)一步確定輻射源熵權(quán)系數(shù)調(diào)整的決策矩陣為：

(4)

式中：rij按照以下規(guī)則賦值：

(1) 若第i部輻射源裝備于第j型目標(biāo)上，則rij為第i部輻射源對第j型平臺的支持度μij(0≤μij≤1)，即rij=μij；

(2) 若第i部輻射源沒有裝備于第j型目標(biāo)上，則rij=0，表示該型輻射源對第j型目標(biāo)的支持度為0。

那么，根據(jù)決策矩陣可按照下式計(jì)算第j型目標(biāo)的綜合決策值：

(5)

這里將綜合決策值歸一化后得到的結(jié)果作為目標(biāo)為第j型平臺的基本概率賦值，為：

(6)

3DSmT方法

DST方法在目標(biāo)身份融合方面的應(yīng)用比較廣泛，它可以處理不確定性問題，但是該方法在處理證據(jù)高度沖突的情況下，會產(chǎn)生與直覺相悖的結(jié)論。2002年，法國學(xué)者提出DSmT方法。DSmT能夠組合用信任函數(shù)表達(dá)的任何類型的獨(dú)立信源，但主要集中在組合不確定、高沖突、不精確的證據(jù)源上。尤其是當(dāng)信源間高度沖突的時(shí)候，DSmT能夠超出DST的局限獲得更加優(yōu)化的結(jié)果。

3.1　基本概念

(1)φ,θ1,θ2…,θn∈DΘ；

(2)A∪B∈DΘ和A∩B∈DΘ，其中A,B∈DΘ；

(3) 只有滿足條件(1)和條件(2)的元素才屬于DΘ。

Θ為給定的一個(gè)一般識別框架，定義與給定證據(jù)相關(guān)的基本概率賦值函數(shù)

(7)

(8)

(9)

3.2　DSm組合準(zhǔn)則

(10)

φ

(11)

(12)

(13)

(14)

該準(zhǔn)則稱為混合DSm組合準(zhǔn)則。

3.3　DSmT的融合過程

圖1給出了具體的DSmT融合過程。

圖1　DSmT融合過程

4信息熵和DSmT在目標(biāo)身份識別融合中的具體應(yīng)用

根據(jù)本文方法，對目標(biāo)進(jìn)行身份識別融合需要按照如下步驟：

(1) 根據(jù)信息熵方法，由通抗/雷抗偵察傳感器系統(tǒng)對目標(biāo)平臺中輻射源的識別結(jié)果得到其可能平臺的基本概率賦值；

(2) 由第(1)步得到的各平臺的基本概率賦值，按照DSmT方法進(jìn)行融合；

(3) 做出判決。

環(huán)境設(shè)置：假設(shè)目標(biāo)情報(bào)數(shù)據(jù)庫中幾種通信電臺和雷達(dá)對幾種目標(biāo)平臺的支持度如表1所示。

表1　通信電臺和雷達(dá)對平臺的支持度

通抗偵察傳感器系統(tǒng)對一空中目標(biāo)平臺進(jìn)行偵察，初步判斷平臺載有電臺1和3；雷抗傳感器系統(tǒng)1偵察后判斷平臺載有雷達(dá)2和4；雷達(dá)傳感器系統(tǒng)2偵察后判斷平臺載有雷達(dá)1和2。利用DSmT方法融合后得到的結(jié)果如表2所示。

表2　DSmT融合后的概率賦值結(jié)果

識別框架為Θ={平臺A，平臺B，平臺C，平臺D，其它平臺E}。根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可計(jì)算得到通抗偵察傳感器系統(tǒng)的基本概率賦值為m1(A)=0.291 3，m1(B)=0.091 1，m1(C)=0，m1(D)=0.448 0，m1(E)=0.169 6，判斷結(jié)果為平臺D；雷抗偵察傳感器系統(tǒng)1的基本概率賦值為m2(A)=0.060 8，m2(B)=0.608 8，m2(C)=0.069 6，m2(D)=0.060 8，m2(E)=0.2，判斷結(jié)果為平臺B；雷抗偵察傳感器系統(tǒng)2的基本概率賦值為m3(A)=0.272 8，m3(B)=0.400 0，m3(C)=0.218 4，m3(D)=0.054 4，m3(E)=0.054 4，判斷結(jié)果為平臺B?？梢钥闯觯?個(gè)證據(jù)之間是存在沖突的。

根據(jù)融合的結(jié)果m123分析可知，最終的判決結(jié)果為平臺B。

5結(jié)束語

在輻射源識別的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)平臺的識別具有重要的情報(bào)價(jià)值。本文利用信息熵方法和DSmT方法，完成了電子對抗多傳感器系統(tǒng)對目標(biāo)平臺上輻射源的偵察識別到對目標(biāo)平臺身份識別的過程轉(zhuǎn)化，給出的算例和計(jì)算分析驗(yàn)證了該方法的可行性。本文的研究內(nèi)容對電子對抗偵察中的目標(biāo)平臺識別和電子對抗情報(bào)分析具有一定的借鑒意義。

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Target Platform Identification Based on

The United Method of Comentropy and DSmT

DING Ya-fei,ZHANG Hong-bo

(Electronic Engineering Institute,Hefei 230037,China)

Abstract:The target identification is an important item in electronic reconnaissance.Information fusion can resolve the problem of larger error or wrong identification of single sensor target identification.This paper combines the comentropy and DSmT to study target platform identification based on multi-sensor in electronic reconnaissance,performs fusion to the target identified results in communication reconnaissance and radar countermeasure reconnaissance,finishes the target platform identification well.

Key words:comentropy;electronic countermeasure reconnaissance;emiitter identification;target platform identification

收稿日期:2015-01-16

DOI:10.16426/j.cnki.jcdzdk.2015.05.004

中圖分類號：TN971.1

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：CN32-1413(2015)05-0015-04