Fuzja danych w sieciach wielofunkcyjnych radarów rozpoznania

• Autorzy: Sankowski Mirosław , Rutkowski Tomasz

Identyfikatory

DOI

10.15199/13.2019.10.4

Warianty tytułu

EN

Data fusion in radar sensor networks

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Zapewnienie świadomości sytuacyjnej podczas operacji wojskowych wymaga użycia sensorów, pozwalających na wykrywanie różnych rodzajów obiektów. Równocześnie sposób działania sensorów, rodzaj, dokładność i wiarygodność dostarczanych przez nie danych są zróżnicowane, co tworzy możliwość poprawy wynikowej informacji poprzez łączenie (fuzję) danych z różnych źródeł. Dotychczas użytkowane systemy stosują zazwyczaj podejście oparte na prezentacji informacji z sensorów na wspólnym ekranie, ewentualnie ograniczonej na podstawie kryterium jakości poszczególnych źródeł. Fuzja danych, polegająca na wytworzeniu nowej użytecznej informacji poprzez łączenie danych z różnych sensorów, była jak dotąd stosowana w ograniczonym zakresie. W artykule omówiono zagadnienia budowy wieloradarowego systemu rozpoznania opartego na sieci sensorów oraz fuzji/ łączenia danych i informacji. Przedstawiono wyniki analiz i eksperymentów opartych na modelowaniu matematycznym i symulacjach komputerowych, które potwierdzają możliwości techniczne uzyskania poprawy parametrów systemu wykrywania zagrożeń typu RAM w przypadku zastosowania metod łączenia danych radarowych, w porównaniu do analogicznych wskaźników dotyczących pojedynczych sensorów w sieci. Poprawa ta dotyczy w szczególności szybkości i pewności wykrycia zagrożenia oraz dokładności oszacowania parametrów trajektorii balistycznych. W pracy poddano dyskusji zagadnienia praktycznej implementacji sieci sensorów, w szczególności pokazano możliwy sposób jej zdefiniowania w ramach modeli odniesienia JDL w zakresie metod fuzji danych oraz ISO/OSI w zakresie organizacji sieci. W zakresie poszczególnych technologii krytycznych osiągnięto poziomy gotowości technologii w zakresie TRL 3 i 4.

EN

Assuring situational awareness during military operations requires detection capability of wide range of different targets. At the same time principles of sensors’ operations, type, accuracy and reliability of produced measurement data vary, which makes allowances for improving quality and accuracy of resulting information via fusion of data from different sources. Legacy systems typically provide common data presentation from sensors, eventually selecting those supposed to represent best accuracy, which can be decided based on known characteristics of data sources. Applications of data fusion, which relies on producing new information from combining data from different sensors, are still rare in currently operated systems. In this work selected aspects of multi-radar surveillance and reconnaissance systems based on data and information fusion within sensor networks are discussed. Representative results of carried out analyses and experiments involving modeling and simulations are presented that confirm technical capability of achieving improved performance of RAM surveillance and detection system with data fusion applied, as compared to respective measures relating to separate sensors in the considered network. The observed improvement specifically concerns improved detection time and reliability, as well as accuracy of parametric identification of ballistic trajectory models. Practical implementation aspects of sensor networks architectures are discussed, including their definition within the frameworks of the JDL model with respect to data fusion methods and the ISO/OSI model to characterize network topologies and organization. With respect to the discussed component critical technologies levels TRL 3 and 4 are demonstrated within the framework of the technology readiness levels model.

Słowa kluczowe

PL

radary wielofunkcyjne; sieci sensorów; fuzja danych i informacji

EN

multifunction radar; sensor networks; data and information fusion

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania
• Rocznik: 2019
• Tom: Vol. 60, nr 10
• Strony: 29--39
• Opis fizyczny: Bibliogr. 24 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Sankowski Mirosław

• PIT-RADWAR S.A., Biuro Systemów Rozpoznania Radioelektronicznego, ul. Hallera 233A, 80-502 Gdańsk

autor

Rutkowski Tomasz

• PIT-RADWAR S.A., Biuro Systemów Rozpoznania Radioelektronicznego, ul. Hallera 233A, 80-502 Gdańsk

Bibliografia

• [1] Alford M.G., P.K. Varshney. 1999. "A layered architecture for multisensor data fusion systems". Asilomar Conf. Signals, Systems and Computers: 416-419.
• [2] Campbell J.H. 1997. “TA in Sarajevo - Multinational and terrain challenges of operation Joint Endeavor". Field Artillery, Jan.- Feb.: 11-14.
• [3] “Combined Arms Operations in Urban Terrain", Headquarters Dept. of the Army Field Manual No. FM3-06.11.
• [4] Dornstadter J., M.F. Posmanick, D.M. Patterson. 1992. “Mirages in the dessert. Opportunity knocking", Field Artillery, Feb.: 17-18.
• [5] Farris M.D., P.A. Catanese. 1992. “False targets: Mirages in the dessert". Field Artillery. Feb.: 15-16.
• [6] Fishbein W. 2008. “Firefinder, a radar forty years in the making". IEEE Trans. on Aerospace and Electronic Systems 44(2): 817-829.
• [7] Hall D.L. 1992. Mathematical Techniques in Multisensor DF. Artech House.
• [8] Janikowski M. 2011. “Modernizacja techniczna". Przegląd Wojsk Lądowych 8/2011: 8-12.
• [9] Jańczak D., M. Sankowski. 2012. “Measurement fusion using batch estimation for trajectory reconstruction of ballistic targets". Int. Conf. on Information Fusion FUSION Singapore: 1554-1561.
• [10] Jańczak D., M. Sankowski, Y. Grishin. 2015. “Measurement fusion using maximum likelihood estimation of ballistic trajectories". IET Radar, Sonar & Navigation 10(5): 978-986.
• [11] Klein L.A. 1993. “Sensor and DF Concepts and Applications". SPIE.
• [12] Kosowski R., T. Żebrowski. 2010. "Osłona baz przed zagrożeniami (artykuł dyskusyjny)", Przegląd Wojsk Lądowych 8/2010: 38-40.
• [13] Krulak C.C. 1999. "The Strategic Corporal: Leadership in the Three Block War". Marines Corps Magazine 83(1): 18-23.
• [14] Little R.N.W. 2004. “Target acquisition coordination centre - lessons learned for both TUAV and CBTA radar introduction on operations", Canadian Army Journal 7/2004.
• [15] Łukwiński D., T. Dorau, T. Rutkowski, M. Kwiatkowski, M.Sankowski. 2012. “Wielosensorowe algorytmy formowania tras celów powietrznych nad obszarem zurbanizowanym", KN Urządzenia i Systemy Radioelektroniczne, Sobienie Szlacheckie: 1-13.
• [16] “Operations in Mosul, Iraq", Initial Impressions Report, Center for Army Lessons Learned, 2004.
• [17] Pengelley R. 2009. “Armed forces seek the RRA connection", Jane’s Int. Defence Review: 36-43.
• [18] Rożnowski A., M. Echta. 2011. "Counterfire w Afganistanie", Przegląd Wojsk Lądowych 9/2011: 7-10.
• [19] Rutkowski T., M. Sankowski. 2006. "Radar rozpoznania artyleryjskiego LIWIEC", Nowa Technika Wojskowa, 8/2006: 34-36.
• [20] Rutkowski T., M. Sankowski, W. Klembowski. 2011. "Nowe technologie w wielofunkcyjnych radarach dla systemów OPL", Konf. Dni Przemysłu, Warszawa.
• [21] Sankowski M., J. Lagoutte, T. Rutkowski. 2012. “Data fusion for low level air-space. RAM detection, tracking and recognition". Poster. Workshop: From D-FUSE innovations to operational advantages, Delft, Netherlands.
• [22] Shahbazian E. 2002. “Introduction to DF: Models and processes, architectures, techniques and applications", Multisensor Fusion, NATO Science Series, Kluwer: 71-97.
• [23] Steinberg A.N., C.L. Bowman, F.E. White. 1999. “Revisions to the JDL Data Fusion Model". SPIE 3719: 430-441.
• [24] Waltz E., J. Llinas. 1990. “Multisensor Data Fusion", Artech House.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).