海上多源融合复合测量系统取得新进展

2024-12-27

实时测量是保障我国先进装备研制、战力提升的核心技术,如何在全天时、全天候的条件下,实现关键指标的高精度、高可靠、高实时的全域网络化测算,是提升我国重大装备实战实装效率亟待解决的“卡脖子”问题。面对国外长期严密技术封锁,实验室关新平团队首创了基于“感传控一体化”理念的系统设计新原理,研制了新一代海上复合测量系统,突破了跨域长航程目标末段航迹与攻靶姿态的高精度实时测量,总体技术性能达到国际领先水平,实现了多个国内乃至世界“首次”,成为现代海上从静态效果评估向动态全过程评估演进的重要标志。

本系统主要创新价值和贡献包括:

(1)攻克“感传控一体化”分布式测量技术

随着还上测量系统规模和功能的扩展,异构平台的资源竞争、目标冲突为测量性能提升带来巨大挑战。针对这一难题,基于“感传控一体化”思想搭建分布式测量网络,创新设计了 新一代复合测量系统,该系统采用雷、光、声等多源观测手段,突破传统单体制感知的性能瓶颈;配合高速率、高可靠数据传输与全天时指控技术的联合设计与系统级优化,实现了基于“雷光声”的复合测量及实时融合解算,突破了跨域长航程目标末段航迹与姿态的高精度实时稳定测量难题,形成了目标变尺度分段接力的测量能力。

(2)突破纯被动多物理场复合测量瓶颈

面向新式先进装备被动测量需求,针对在大范围多场景全天候条件下测量精度难以保证的问题,本系统构建了雷光声等多物理场全天候联动复合观测技术,针对雷光声优势感知范围差异,构建一体化感知系统框架,融合各自测量优势,多手段协同互补提高测量精度,异 构融合提高信噪比,实现对目标的跨尺度感知与测量。国内首次将声学手段用于海上测量,利用基于空间匹配的轨迹估计技术,补充了目标轨迹测量手段。

该复合海上测量系统在海上部署后,实现了对“近-中-远”多量程、“雨-雪-雾”多环境以及“昼-夜”全天候的高精度探测能力,为建立我国新一代海上测量体制提供了有力支撑。

(3)解决远距离跨海通信与大范围组网难题

   面向跨海超视距高带宽的实时传输需求,针对海上传输介质非均匀、电磁环境复杂等恶劣条件、雨雪雾等复杂天气条件以及三级海况时无人船的姿态摆动等挑战,本系统提出刚性图稳健组网方法,突破海上大范围数据汇聚网络技术,提出非线性系统最大熵鲁棒估计方法, 攻克海上非周期复杂扰动平台上定向天线的高频率随动精细对准技术瓶颈,实现强反射、高混响的复杂通信环境下通信链路的稳定性增益保持。

(4)研发并实现了多源异构数据融合技术,形成了多平台协同调度的海上综合指控系统

针对现代海上测量系统雷光声多源探测感知能力差异带来的数据高精度融合难、多平台异构设备协同规划调度难等问题,本系统设计了分布式异构数据采集机制,针对网络化测控系统中的海量异构数据,构建了边缘估计与中心融合的分层架构,采用子空间划分与辨识方 法选择加权模型等技术,成功突破了非均匀多源信息时空尺度差异性强的难题,实现了核心数据的异构冗余与解算精度的提升;同时建立了非对称多源异构信息的网络实时可视化平台,进行时间敏感数据与价值敏感数据的分类管理与利用,提升实时交互能力。

最终,构建了目标测量三维显示系统,形成了多源多体制数据融合、多平台协同调度、 覆盖数据实时/准实时/事后处理的海上综合指控系统。

该项技术突破,为海底目标精细化探测提供了可靠技术手段。该系统荣获上海交通大学2024年十大科技进展奖(图1)。

图1.出所验收合影