1.3　战场时空一致性机理分析

信息获取、信息传输、时空配准、信息融合、态势估计、态势显示与分发等六个主要环节，对战场时空一致性产生直接的影响。本节结合分析每个环节的特点，从战场多样化需求、主要影响因素及其机理给予初步分析，为后续研究奠定基础。

1.3.1　信息获取

传感器自身探测概率和探测精度存在的不确定性是产生虚假目标、航迹断续、目标丢失、目标估计轨迹与真实目标状态出现差异等问题的根源，是造成战场时空一致性缺失的重要原因。

1.3.1.1　信息源特征分析

战场信息感知手段包含各类探测、侦察和监视手段。传感器探测一般通过敏感介质（电磁、红外、光电、光学等）感知目标并进行检测与识别处理[13-23]，自动输入信息系统，由于存在状态误差、环境噪声和测量误差等，使得传感器探测信息具有不确定性、不一致性甚至冲突性；侦察和监视手段[22-23]（技侦、部侦、电侦、谍报、中长期情报等）获取的战场目标信息一般经技术或人工手段整编、分类、判断，以报告方式输入信息系统，其通常具有模糊性。传感器探测目标误差的滤除通常通过系统配准和统计滤波手段自动实现，而传统上侦察和监视报告中的模糊性通常借助人工判断和非统计方法，随机性大。

信息源的分类还可从技术层面上划分。传感器分类与举例如表1-1所示。

空战场典型信息源包括雷达（微波雷达、天波超视距雷达、机载/星载SAR等）、二次雷达、IFF，以及预警机、数据链组网系统、导航定位系统、雷达信息/情报综合系统、雷达组网系统等。

远程目标信息的获取手段主要包括：天波超视距雷达、机载预警雷达和卫星侦察（星载SAR）。另外，弹载导航设备可以提供导弹自身的状态信息。

海战场典型的信息源主要包括岸基/舰载微波雷达、二次雷达、IFF、地波超视距雷达、警戒机、电子侦察机、数据链组网系统、导航定位系统、声呐（撒布声呐阵列、舰船拖拽阵列）等。

天基信息源主要包括侦察卫星、导航定位卫星、气象卫星等。目前，80%以上的军用卫星属于侦察卫星，有照相侦察卫星、SAR卫星、电子侦察卫星、海洋监视卫星、导弹预警卫星等类型。其中，照相侦察卫星用途最广。

信息获取过程中涉及一些处理过程，这些处理过程是信息源在向融合中心上报信息之前的预处理，它们在获取过程中体现的相互关系，反映在信息获取手段的工作流程上。指挥所根据作战任务需要，将获得的各类情报信息综合处理后再传输至相应的武器平台，必要时，具有自主处理能力的侦察平台可按要求将处理后的目标信息直接分发至相应作战平台，如侦察机通过数据链系统向空中作战飞机直接提供目标指示信息等。这里列出单传感器、多传感器组网、图像传感器、电子侦察等当前主要几类信息获取手段的工作流程，如图1-2所示。

信息源获取的战场信息的质量可用以下7个基本要素来衡量：

（1）信息源类型。包括有源雷达（微波、天波/地波超视距雷达等）、无源探测（ESM/声呐等）、SAR、空中预警机，图像传感器有红外、光学、光电，此外还包含技侦、部侦、中长期情报等。

（2）信息源情报精度。包括获取的目标信息的时间精度和位置/指向精度。

（3）信息的完整性。指获取信息反映目标信息的完整程度，如有源三坐标雷达能获取目标位置，属于完整性测量；而无源探测只能获取目标方位，属于不完整测量。

（4）信息的连续性。指信息源连续获取目标信息的程度。

（5）信息的实时性。指信息源获取目标信息的时间延迟程度。

（6）信息的首发性。指信息源能及时发现目标的程度。

（7）信息的可信性。指获取的目标信息的可信程度，其依赖于信息源类型、精度、所采用的检测门限和识别概率门限等。

1.3.1.2　主要影响因素

提取战场态势元素，首先必须通过预警探测、情报监视等多源传感器获取战场的目标数据，然后进行数据到信息的分类处理。由数据处理到信息融合是一个逐步抽象、理解和综合的过程。在自主式融合结构中，信息源或传感器在物理域获取目标及环境数据之后，要在传感器一级进行底层处理，如单传感器的目标检测与识别，多传感器（组网）联合检测与识别等，然后将获取的目标信息传送到融合中心。在集中式融合结构中，底层处理位于信息融合的零级，部分跨到一级融合中，而融合中心则主要在信息域进行一级、二级和三级处理。由于信息源探测与处理设备及环境皆存在误差和人为因素，使信息源获取的信息存在系统误差。经时空配准后，信息源仍存在系统误差残差和随机误差，使得信息源获取的目标信息和真实的战场态势存在偏差，从而产生态势不一致。

1）单传感器探测影响态势一致性的因素

（1）传感器的探测系统误差。

（2）传感器的探测精度（随机误差）。

（3）传感器目标局部定位精度。

（4）传感器目标局部识别准确性。

（5）传感器目标局部航迹起始时延。

（6）传感器目标局部航迹漏点率与连续性。

（7）传感器目标局部航迹平滑度。

（8）传感器时钟误差（钟差）。

（9）单传感器多目标多周期关联正确率。

（10）单传感器虚警（假目标）滤除率。

（11）传感器对目标机动的响应时间与跟踪精度。

（12）运动平台的导航定位时空精度。

2）多传感器组网探测提升态势一致性的主要因素

（1）传感器组网系统通过实现网内诸传感器的时空配准，提高目标关联正确率，减少目标分裂和虚警。

（2）点迹融合提高对弱信号目标（隐身目标或电磁干扰环境目标）的发现概率。

（3）虚警（假目标）滤除率提高。

（4）目标属性识别概率增加（有源与无源传感器组网）。

（5）组网探测能使机动目标的响应时间缩短。

（6）增加探测范围。

（7）实现大范围内探测责任区之间的目标平滑交接。

（8）融合目标错、漏率降低，航迹连续性增大。

（9）融合目标精度高于单一传感器的情报精度。

（10）可实现目标标识统一和锁定。

3）ESM感知影响态势一致性的因素

（1）ESM无源站感知的目标方位误差，直接影响方位关联的正确性和目标的定位精度。

（2）ESM无源站感知辐射源的电磁参数（射频、脉宽、脉冲重复频率、扫描周期等）误差，影响多站或单站多周期参数聚集与关联，从而影响属性识别及平台识别的正确性，并可能影响目标关联与定位精度。

（3）在ESM信息处理中，人的认知和干预是不可缺少的，如无源多站多目标定位与跟踪中虚假交叉点（鬼点）滤除、方位聚集（目标定位）、模糊关联排除、属性识别判定等均需要专业人员参与。因此，人的认知能力与经验在影响战场态势一致性的相关因素中起着重要作用。

4）图像传感器影响态势一致性的因素

（1）远距离红外目标探测信号增强与检测误差，影响目标定位精度。

（2）近距离目标图像（边缘线等）对比度增强后的模糊度与模式识别准确度，影响目标属性识别概率。

（3）图像传感器跟踪控制精度影响对目标的连续跟踪率。

（4）情报人员参与目标点的提取、目标识别、目标跟踪，其认知能力和经验对影响战场态势一致性相关因素起着重要作用。

1.3.1.3　典型雷达传感器探测误差分析

在战场态势感知与形成过程中，多传感器数据融合采用的传感器种类较多，对应的工作频谱很宽，目前主要采用在电磁频谱和光谱范围内工作的传感器，一般包括在监视模式和威胁告警模式下工作的射频、红外、声学、光电传感器等。目前考虑到战场环境复杂多变，雷达仍是主要的信息源传感器，进行融合处理中的数据以雷达数据居多，因此需要重点分析雷达探测时空误差机理。

雷达的探测误差[13,16]主要受雷达体制和物理参数、环境条件、目标相对于雷达的状态等因素的影响，以下分别分析这几类因素对雷达探测误差的影响。

（1）雷达体制和物理参数对探测目标时空精度的影响。

①天线孔径。通过测量回波波前到达雷达的角度，雷达可测出目标的方向。雷达的测角通常用方向性天线来实现，即窄辐射波瓣图天线。不考虑大气层扰乱电磁波直线传播，当接收到的信号最大时天线所指的方向就是目标方向。天线孔径的尺寸决定到达角的测量精度。天线孔径越大，波束宽度就越窄，测角精度就越高。

②脉冲宽度。通过测量雷达信号往返目标的时间，雷达可测出距目标的距离。窄脉冲是测距的常用雷达波形。脉冲越窄，测距精度越高。窄脉冲具有宽的频谱。频率调制或相位调制的连续波也能进行目标距离的精确测量，脉冲压缩方式（与调制方式有关的压缩算法）影响距离测量精度。

③雷达天线正北精度和零距离定时精度。其中正北精度影响雷达测向精度，正北误差越大，固定测向误差越大；零距离定时精度影响雷达测距精度，较大的零距离定时精度会带来较大的固定距离误差。

④雷达发射能量大小影响目标回波信噪比，而目标回波面积（RCS）也影响回波信噪比，从而影响目标发现概率和定位精度。一般来说，雷达发射能量越大，目标越大（RCS越大），目标发现概率越大，定位精度越高。

⑤雷达工作模式对探测性能的影响：雷达射频、发射功率、天线极化特性等影响探测距离；雷达采用的扫描方式、抗干扰/抗杂波、提高灵敏度措施影响目标方位检测精度。

（2）雷达的脉冲压缩方式和压缩比不同（与调制方式有关的压缩算法）影响距离分辨率（距离精度）。

（3）环境条件影响：探测路径上有障碍物，产生多路径，影响距离探测准确率。三坐标雷达受气象条件（温度、湿度）影响，引起电磁波折射，影响目标高度测量精度。雷达阵地（天线定位位置与高度）电磁环境对雷达探测范围、精度有影响。

（4）目标对雷达的相对位置关系：目标与雷达距离不同，距离和方位精度也不同，距离远者模糊（精度差）。目标相对雷达的飞行姿态影响雷达对目标径向尺寸的观测，影响对目标识别的准确度，如目标交叉飞行时，从交叉大角度区域（横向）和小角度区域（纵向）对交叉目标的观测尺寸不同，从而对交叉目标的识别率（分辨率）也不同。雷达观测到的RCS随目标飞行姿态变化，影响目标方位精度、距离精度，以及对目标的识别概率，乃至于发现概率。

此外，多传感器组网有助于改善信息获取质量。多传感器组网不仅能够提高复杂实战环境中对空中目标的探测能力，增强对隐身目标、小目标、低空目标和高速高机动目标的探测能力，而且能提高区域对抗综合电子干扰与反辐射导弹能力，组网预警探测系统有较强的生存能力与适应复杂战场环境的能力；同时，能实现资源共用和情报共享，提高区域雷达作战能力与情报支援能力，从而提供更完整、更准确、更实时和更连续的情报保障。

1.3.1.4　有待深入研究的问题

从探测传感器现状出发，研究改善基础探测信息质量的理论与方法，需着重开展以下研究工作。

1）多传感器组网研究

目前，探测源需要上报的信息包括：探测精度、目标局部定位精度、目标局部航迹漏点率与连续性、弱信号目标的发现概率、虚警、属性识别概率、探测范围等，以便为实现战场态势的一致性提供良好的基础。由于多传感器组网纳入了多种时空探测资源和工作模式，这些资源的优化组合是发挥传感器网络最大“四抗”效能和探测性能的前提。因此，对于多传感器组网的深入研究，如传感器网络的拓扑结构与协同探测控制、传感器网络自同步机制、多传感器组网系统的动态重构等，对提高探测源性能将会有重要的作用。

2）信息源误差对态势一致性的影响机理

在态势信息的获取过程中，态势要素的时空误差是在多维、分布、多尺度的物理空间与信息空间中动态演化的。如能对信息获取环节的误差产生机理进行准确分析和描述，将会对态势误差的控制产生重要作用。因此，需要进行信息源时空误差产生机理方面的深入研究，特别是分析和确定影响信息源时空误差的敏感因素，确定信息源误差与战场态势要素时空误差的关系模型，研究信息源时空误差改进和态势要素误差改善的技术途径，诸如多传感器组网探测对态势误差的改善机理、信息源的优化控制对态势误差的改进分析、信息源可信度和探测信息质量如何准确度量等。

1.3.2　信息传输

信息传输是态势形成过程中的基本环节，信息传输的时效性、误码率对态势形成的时效性和正确性有着至关重要的影响。信息传输对态势的影响体现在两个方面：一个是信息传输时延和时延抖动，它是时间误差的重要构成部分，不仅影响到态势形成的时效性和态势信息之间的同步，还会造成空间误差的动态变化，从而影响到航迹的形成，产生不一致的态势；另一个是通信误码率，它会导致数据丢失或错误，既影响态势的时效性，也会产生态势错误。

1.3.2.1　对时延和误码控制要求

（1）时延控制要求。

就一般意义而言，信息传输时延对于战略级/战役级、战术级、武器控制级不同作战层次的需求，存在一定差异，如图1-3所示[24]。

战略/战役级信息传输由一组非实时和近实时通信和信息系统构成，主要采用卫通和数据链，美军称之为联合计划网络（Joint Planning Network，JPN）。JPN的核心是全球指挥控制系统（Global Command and Control System，GCCS），主要为指挥员提供分布式协同规划（计划）、自动化辅助决策以及分布式战区计划制作等功能。时延一般要求在分钟级，公用作战图（Common Operational Picture，COP）更新频率甚至允许几个小时，甚至几天[24-25]。

战术级信息传输由一组近实时的通信和信息系统构成，采用的通信手段主要包括Link-16[26]、Link-11[27-28]、Link-22[29-30]和S-TADIL卫星终端[31]。数据链传输信息时延应控制在秒级，公用战术图（Common Tactical Picture，CTP）更新频率一般可以为数秒[24]到数分钟。其中卫星通信传输，如美军目前正在使用的全球广播业务[32-33]、战场态势感知与数据分发系统（GBS/BAND） [34-36]，它通过卫星线路传递大量高分辨率的地图、图形、图像、气象、预警等信息，其带宽较一般军用卫星可用带宽大许多。

武器控制级是直接指挥武器命中目标的层次。美国曾在战斗群协同防空项目中开展一项名为远程航迹发射（Remote Track Launch System，RTLS）的试验，目的是验证舰艇使用Link-11数据链传递的雷达跟踪数据攻击目标的能力。试验表明，Link-11数据链无论在传输容量和传输时延上都不能满足协同交战能力（Cooperative Engagement Capacity，CEC）发挥实际战术能力的需要，作为战术层次应用的Link-11是达不到武器控制的火控质量要求的。目前具有代表性的水平最高的美军CEC协同交战能力系统，其舰空导弹火控质量数据的通信时间仅为数毫秒。总体上，武器控制级的信息传输时延应小于亚秒级。

（2）误码率要求：

广域网通信（有线）误码率应低于1×10−4～1×10−5。

数据链通信（无线）误码率应低于1×10−5（如联合战术信息分发系统）。

短波（天波、地波）通信误码率应低于1×10−4。

卫星通信：传输数据业务误码率低于1×10−7。

（3）增加信息传输网的可用带宽。

（4）提高无线传输能力，完善数据链组网。

1.3.2.2　信息传输时延分析

（1）通信时延的构成

网络传输服务质量的衡量指标根据应用的不同有多种，包括通信时延、时延抖动、丢包率和通信带宽等。其中时延抖动指时延长度和出现时间的随机变化，它使时延估计与修正产生巨大困难。在军事应用中，采用可靠通信技术，丢包导致的后果是数据的重传，表现为时延和时延抖动；同样，通信带宽也表现为时延和时延抖动。时延和时延抖动是影响态势一致性的重要因素，如指挥控制在时间上就有近实时（分级）、实时（秒级）、强实时（毫/微秒级）的精度要求，对时敏目标的精确打击更强调态势信息传输的时效性。

态势信息在传输过程中的通信时延包括五个主要部分：节点发送时延（TST）、节点接收时延（TRT）、信道传输时延（TTT）、中继节点缓冲时延（TRLT）以及由于误码或负载过重导致重传时延（TRST），其相互关系如图1-4所示。

TST主要取决于发送节点的工作方式和端口的带宽，目前数据链工作方式主要采用时间确定性的工作方式，根据发送的数据长度，可以计算出TST。数据链工作方式如表1-2所示。

对时分多址（TDMA）模式，系统将时间轴划分为时元，时元划分为时帧，时帧划分为时隙，在每个时元中为每个成员划分部分时隙用于发送信号，其他时隙用于接收数据。令v代表传输速率，l代表发送信息长度，tt代表时元周期，ts代表划分给发送节点的时隙长度，即发送时间窗口，则

由于数据链带宽有限，因此这一时延在研究态势一致性时应当考虑。

从上面分析也可以看出，节点接收时延（TRT）主要取决于信道速率：

信道传输时延（TTT）主要取决于所采用的信道，对有线信道，如光纤，其信号传输速率以光速或者相应的量级传输，因此可以根据线路长度和采用介质估算出来。对无线信道，也可以同样考虑。无论采用何种信道，TTT可以认为是确定性的。

中继节点缓冲时延（TRLT）是整个时延中的不确定性因素，受路由选择、中继节点信号处理以及缓存等因素的影响。在信道负载重甚至拥塞的情况下，传输的报文会被丢弃，导致报文的重传。减小中继节点缓冲时延的主要方法是采用服务质量（Quality of Service，QoS）技术，如采用基于优先级思想的分区服务（Differentiated Services，DiffServ）成熟体系，对影响态势一致性重要的数据，提高其优先级，在缓冲管理和路由选择方面优先考虑。减少中继节点缓冲时延还要结合先进的网络管理技术[37]，合理分配好每个节点的负载情况。

（2）时延抖动分析

造成报文重传的原因主要有两个：一是线路上负载过重，造成报文丢弃；二是由于传输误差，造成报文被丢弃。这两个原因都是动态的，因此重传时延（TRST）是不确定的。一旦重传，则信号又要从发送端开始所有的过程，这会造成网络负载更加恶化，导致更多的重传，这对信息传输的通信时延影响会非常明显。

从对传输手段的时延模型分析可以看出，构成通信时延的五个主要部分中，节点发送时延、节点接收时延、信道传输时延都是确定性的，而中继节点缓冲时延和重传时延是时变的、不确定的，是时延抖动的主要来源。根据不同的应用需求和采用的通信链路，时延和时延抖动是不同的，并与负载情况、通信误差等多维元素交织在一起，在时间和空间上都是动态变化的，将影响态势的一致性。

（3）时延误差机理分析

假定传感器探测目标的时刻为t0，用户接收到数据的时刻为t，则两者之间包含两部分误差：基准时间误差，即两者基准时钟间的误差；传输时间误差，即从传感器到用户数据传输的延迟。关系式如下：

为描述方便，假定目标被探测的UTC（协调世界时）用t描述，则

式（1-5）中包括总授时误差和守时误差两部分。为传感器采用多级时系统中每一级带来的误差，授时误差在一定时间内可以认为是固定的；守时误差是由本地时钟漂移造成的，是时变的，但是在确定时间段内，其漂移范围在需求的精度之内，可以认为是固定的，而不考虑其时变性。

决定了传感器探测的数据和客观战场态势的时间误差，也决定了信息时间戳和真实战场态势的时间关系，其大小直接影响态势信息处理的时间关联性能，是影响态势一致性的核心因素。

用户端见式（1-6）和式（1-7），接收态势信息时刻与客观战场态势的时间同步误差为：。和一样，在一定时间内可以认为是固定的系统误差（讨论同上）。因此决定态势信息时效性的主要因子是，而，从前述分析可以看出，这一误差是动态时变的，主要原因在于：

式中，n为中继次数；和代表节点的缓冲和处理能力；代表通信距离；M代表通信媒质；，代表信道的误码率。

由于的时变性，造成在时域上的抖动，即时延抖动，使得态势信息既和客观战场态势有一定的时间误差，又带来时效性的变化，从而使不同节点之间的态势一致性难以达成。

1.3.2.3　信息通信误码分析

通信传输误差对态势形成的影响表现在不同的方面，主要和纠错检错功能的实现相关。

（1）若纠错检错技术检测到了误码并能够纠正，通信误码不会产生影响。

（2）若纠错检错技术仅能检测而不能纠正，则在检测节点丢弃报文。节点丢弃报文导致的结果和通信方式相关，如果发送方采用发后不管的不可靠方式，则报文丢弃会导致探测情报丢失；如果发送方采用可靠的确认重传策略，则会导致报文的重传，造成通信时延，但是如果恶劣情况下多次重传，报文也会丢弃，导致探测情报丢失。

（3）若纠错检错技术没有检测到错码，则接收端就会收到错误的信息，产生信息错误，导致态势信息不一致。

态势信息的丢失和出错在实际应用中时有发生，同时态势信息的错检和漏检对态势一致性的影响也非常明显，有时甚至导致目标批号错误。

1.3.2.4　有待深入研究的问题

在信息传输过程中，通信传输时延及其抖动的不确定性会对态势一致性产生影响，系统授时尤其是基于网络的授时延误的不确定性会对态势一致性产生影响，通信传输误差（误码率）也会对态势一致性产生影响，甚至装备的体系架构（通信体系组织）、作战使用方式等都会对信息传输时延和误码造成影响。为此亟待从以下两个方面开展深入研究：

（1）信息传输时延产生的环节和机理建模。核心是构建通信传输手段本身造成的时延机理模型；同时，还需要研究信息分片、集成方式（集中式、分布式）以及信息传递过程造成的影响，如确定发送什么信息、打包信息、发送、接收、理解、打包一个回复、给出回应，或者忽略信息等。这里的难点是信息的分片、集成方式、传递过程有且必须有人的参与。

（2）信息传输误码产生特点分析与统计建模。核心是构建信息传输环境、介质等误码机理和纠正方式模型，同时需要针对人为对抗措施、有意或无意干扰等造成的“误码”进行识别建模。

1.3.3　时空配准

1.3.3.1　需求简述

时空配准包含时间配准和空间配准两部分。

时间配准指将网络连接的所有节点（包括探测节点、指控节点、武器节点）的计时系统时间与基准时间之差控制在一个统一的容许误差范围之内的处理过程。由于时间基准节点也要按一定周期接受更高精度时源的授时，故基准节点的时间误差包含其授时源误差及其计时系统的累积误差，因此基于网络时间基准节点的时间同步是相对的。在实际战场行动中，指挥员经常根据需要设置基准作战时间，按作战时间统一所有作战单元的时间，更体现了时间的相对性。

空间配准指消除探测源或探测系统所存在的系统性误差或将其控制在容许范围内的处理过程。由于对非协作目标（敌、可疑目标等）的感知完全依赖于探测（侦察）手段，因此探测源存在的系统误差严重影响目标发现精度及后续的关联/相关、融合处理，从而影响态势的一致性。由于信息源对目标的测量同时存在系统误差和随机误差，信息源在探测区域内的系统误差又存在方向和距离上的差异，并且信息源测量系统误差依赖于其自身的工作和维修状态，因此信息源测量系统误差参数的估计存在较大难度。目前，对信息源测量系统误差估计有基于合作目标真实参考曲线和基于（非合作）目标多站测量两种技术途径。在实现上，可独立于目标测量补偿预先进行，也可与目标测量补偿同步进行，即边估计，边补偿。此时，信息源与目标空间位置相对关系影响目标的可观测性。

1.3.3.2　时间同步误差及影响机理分析

（1）时间同步误差

保证时统系统的精度和可靠性是实现战场态势一致的基础。尽管卫星授时能够提供较高的授时精度，但由于卫星信号易于受到干扰、屏蔽、遮挡等影响，因此会造成不同设备之间出现时间不一致的情况；此外，国家授时中心提供的短波和长波授时发播系统的授时精度达到毫秒或微秒量级，由于短波通信容易受到干扰，战时可靠性也无法保证。单纯依靠网络进行时间同步，可靠性高，也可满足一定的精度需求，但是时间同步精度受到网络负载影响，导致网络不确定时延[38]。

鉴于此，需要采用综合的授时保障机制，尤其是对区域基准时钟的授时。需要建立联合作战条件下作战单元之间的时间同步标准，以统一各种授时系统；同时对授时系统时间分级同步的误差进行分析，建立误差传递模型及控制策略。

综合来说，时间同步误差的主要种类有：单元时钟误差（频率和相位误差）、时间同步信号传输误差、时间同步请求响应时间误差、信源探测目标时间误差、有线/无线组网系统的时间同步误差等。

（2）时间同步影响机理

时间同步引起的误差是指由于传感器时间、用户时间和标准时间存在偏差而导致用户在推断时间时产生误差。这些因素产生的误差将与预测误差、轨迹数据误差等综合作用，从而影响目标态势的准确性。

不妨以传感器时间为准，对应用户时刻，假设为时刻传感器与标准时间的误差，为时刻用户与标准时间的误差，则传感器与用户时间同步引起的误差为

式中，；。

预测误差是用户在采用态势信息时在预测过程产生的误差。则在用户时间纯推断误差为

可以看出，即使传感器探测数据没有误差，时间没有误差，也会因为事实上目标加速度的不恒定而造成预测误差。

轨迹数据误差即传感器探测到的目标的位置、速度和加速度都存在误差，造成用户在推断上产生的误差。轨迹数据误差为

可以看出，尽管一次探测误差是恒定的，但是在态势一致性应用中，其造成的空间误差却是动态时变的。

时间同步造成的位置误差为

可以看出，时间同步造成的位置误差也是时变的。

时间同步造成的误差、预测误差和轨迹数据误差是相互影响的，将其综合考虑得到：

1.3.3.3　空间配准误差及影响机理分析

迄今为止，绝大多数信息融合理论都将重心放在研究偶然误差控制方法上。有学者认为[39]，“系统误差危险性远大于偶然误差，往往是在自认为没有问题的情况下，实际上存在相当大的系统误差。此时，对偶然误差的一切数学处理，完全失掉意义。”

系统误差是造成传感器之间空间失配的主要原因[40-41]。鉴于战场上雷达仍然是一类最重要的传感器，下面的讨论主要针对雷达传感器展开，很多分析对其他类型的传感器同样适用。早在数据融合刚起步，开始受到研究人员关注的时候，“配准（Registration）”就已经在实际系统中得到应用，比如著名的赛其半自动防空系统（Semi-Automatic Ground Environment，SAGE）。自20世纪60年代起，在美国海军战术数据系统（NTDS）[40]中，“配准软件（Registration Software）”更是得到进一步推广，所谓“序列化的网格锁定（Grid-Locking）算法和关联算法已经用于校正多个雷达的数据，其配准精度达到了1英里量级，这一精度基本满足了当时的应用”。

（1）配准误差源分析

当战场上或空管系统中只有一部雷达传感器时，目标（飞机等）的相对位置比较重要。此时，距离和方位角上的系统偏差对于所有的目标都一样，因而从总体上不会对跟踪系统的性能造成很大的影响。随着侦察、预警和监视范围的扩大或者电子对抗及可靠性等方面的考虑，人们需要把多个互相重叠的传感器的信息综合成更加完整的态势图像，此时每个传感器的系统偏差来源就必须逐一分析，并尽可能消除，否则将会产生歧义或冗余目标，从而极大地影响指挥员的决策稳定性。

对于安装在运动平台上的传感器而言，传感器测量可能叠加的误差还有姿态误差，比如舰艇的纵摇角、横摇角和偏航角误差，飞机的俯仰角、横滚角和航向角误差，当然可能还有平台安装位置带来的误差等，如表1-3所示。实际上就舰艇和飞机平台而言，在某种情形下，对于传感器的探测，姿态偏差可能影响更大。这部分的详细讨论参见本书第2章。

（2）目标跟踪对配准误差需求

20世纪90年代，休斯公司的达纳[42]认为：“为什么在一般情况下多传感器系统的配准仍然不够充分，这件事不容易解释清楚；即使能够排除相对论的影响，这一简单的问题难以得到彻底解决的真正原因，直到今天依然值得我们深入研究。”现在战场态势中存在的各种不一致问题[43]，根源上都可以归结为各种不同类型传感器的空间失配所致。

以下讨论中，我们假定跟踪是在二维或三维笛卡儿坐标系统进行的，测量矢量Z可以表示为（x,y）或（x,y,z），相应的雷达极坐标为（r,θ）或（r,θ,φ）。

达纳[42]将Z视为正态分布随机矢量，理由是：①雷达距离测量r服从瑞利分布，尽管雷达方位测量值θ一般不符合[0,2π]上的均匀分布，但假定雷达方位测量θ在[0,2π]某个子区间服从均匀分布是合理的。达纳证明，如果r服从瑞利分布，θ一般不符合[0,2π]上的均匀分布，则

所描述的x和y服从两个独立的正态分布；②休斯飞机公司多年的雷达数据分析结果也表明，Z的随机误差服从近似正态分布。

①配准误差影响跟踪的定性分析

假定点航关联或相关决策的准则是基于下列形式的χ2分布[42]：

式中，表示目标在获得测量矢量Z的时刻的状态估计值；和分别为该时刻状态估计和测量的协方差矩阵。这里关联决策准则表示为波门G，如果来自雷达测量A满足上述测试，则该测量就用来更新目标的估计值，从而完成一轮关联和滤波并外推进入下一轮更新过程；如果没有测量满足上述波门测试，则将波门放大，即考虑增加一个机动项：

式中，为机动或加速度因子；正规化参数C定义为联合协方差矩阵的最小特征根或该nn协方差矩阵行列式的n次根。

对于上述关联过程，如果考虑传感器均没有配准误差，则根据卡方统计原理选择概率0.9~0.99对应的波门G或G′（当考虑目标机动时将波门适当放大）就能保证目标的正确关联。

在实际应用中，尽管我们也采取了各种校准的手段，由于表1-3所描述的各种原因，各类传感器依旧存在相当比例的系统误差，常常导致关联失败，造成目标跟踪中断、目标重启或一个目标出现多条不同的航迹等情况。

②配准误差影响定量分析

由于系统误差的存在，我们有必要重新考量式（1-21）描述的相关准则：

式中，为随机变量，其中N为测量矢量Z的维度。由于测量存在偏差，这里卡方分布中的非零，即为非中心卡方分布。

假设表示为测量矢量Z的总的正规化偏差，则有：

对于中心卡方分布，选择波门满足下列概率分布：

对于非中心卡方分布，选择系统能够容忍的相关概率的最低值，也就是要确定一个配准误差使得下式成立：

跟踪系统中的相关波门G的大小满足：

查卡方分布表，可以得到：当测量矢量为二维矢量时，G=9.2；当测量矢量为三维矢量时，G=11.3。对应非中心卡方分布，对于大多数应用来说，相关概率取0.95就能满足需求。此时可查非中心卡方分布表，对于波门大小为9.2的二维情形，总偏差参数；对三维情形，总偏差参数。以下以二维为例进行分析，也就是偏差矢量产生的误差界满足下列不等式：

考虑三种主要的配准误差源：传感器平台定位偏差、探测目标的距离偏差和方位角偏差。假设雷达A首先探测到目标并建立目标起始航迹，然后雷达B检测到目标，下面重点考察雷达B测量与已跟踪目标相关性。

设两个雷达的测量误差的协方差矩阵为和，考虑雷达A已经稳定跟踪目标，则其稳态的位置估计的协方差矩阵可以近似为测量误差协方差矩阵的50%，则有：

考虑不同雷达到目标视角的差异，其误差椭球的方向可能差异较大；同时考虑到雷达极坐标系到直角坐标系之间的坐标转换。最坏的情形是：①飞机在两个雷达连线中点；②偏差矢量与雷达连线平行。分析可得到单个雷达探测源的位置、距离和方位角误差的最大容忍偏差。

在实际系统中，我们主要解决多个雷达之间的配准，此时需要考虑的是雷达方位测量与真北之间的偏差。考虑三类误差是同时发生的，因此当同时处理上述误差时，此时其误差需求应当减小一个因子。综上所述配准误差最大容忍值结果总结如表1-4所示[42]。

表中，σrmin是跟踪系统中所有雷达标准偏差最小值，方位角偏差则是针对每个雷达的。

1.3.3.4　有待深入研究的问题

根据以上分析，迫切需要开展战场时空一致性技术研究，以有效实现多传感器探测目标时空误差的动态补偿，为后续融合提供一致的目标信息，满足战场态势一致性的军事需求。时空配准涉及时间统一和空间配准两个问题。时间统一主要包括时间基准和时间同步两个方面；空间配准主要包括传感器空间误差配准和平台定位网格锁定两个方面。

尽管人们已经在时空误差配准方面开展了大量的研究工作，但是目前的研究结果与真正解决战场态势一致性问题还有相当一段距离。分析现有的技术成果我们发现，为满足战场态势一致性的需求，现有的时空配准技术还存在以下缺陷[15,43]：

（1）机动平台的误差配准问题

传统的误差配准技术多针对固定平台传感器，配准时只考虑传感器探测的方位角偏差、俯仰角偏差和测距偏差。而对于机动平台（如舰船、飞机等）多传感器时空误差配准技术，在考虑上述三种偏差的同时还要考虑机动平台的定位和姿态角偏差。目前，对于机动平台多传感器的配准问题还没有完善的解决方案，需要进一步研究。

（2）被动传感器的空间配准问题

ESM传感器和红外传感器等一些被动传感器现在均已成为战场中重要的探测手段。与有源雷达不同，ESM传感器通过接收目标辐射源的电磁辐射进行探测和定位，红外传感器通过接收目标辐射的热能进行探测和定位，因而被动传感器不易被侦察或定位，具有很强的隐蔽和生存能力。但是，ESM传感器和红外传感器也有其缺点，即均不能提供目标的距离信息，这给误差配准带来了新的挑战。因此，如何有效解决被动传感器的时空误差配准问题也是提高战场态势一致性的一个重要研究方向。

1.3.4　信息融合

过去的四十多年，多传感器数据融合（Multi-Sensor Data Fusion，MSDF），简称数据融合（Data Fusion，DF），也称为信息融合（Information Fusion，IF），作为一项工程技术，在军事和非军事领域得到了广泛应用。军事领域包括：海洋监视、战场目标捕获和跟踪、空空和海空战术防御以及战略防御等；非军事领域包括：机器人控制、生产过程监视、自然资源勘探、天气灾害检测、医疗诊断、智能大厦（Smart Building）及汽车避碰控制系统等。理论上，IF融多学科为一体，包括数字信号处理、统计辨识、控制论、人工智能和经典的数值方法等。

在相关理论和模型研究中，最有代表性的当数美国国防部1986年成立的实验室联合理事会——数据融合工作组[44]（The Joint Directors of Laboratories—Data Fusion Working Group），他们的工作成果概括为数据融合过程模型（简称JDL模型）和数据融合专门词汇（A Data Fusion Lexicon，DFL）。其中，JDL模型在DF领域已得到广泛的认同，DFL则统一了该领域的基本术语。JDL模型[45]是一个通用的面向功能的概念化的模型，采用分层结构，其顶层由八个部分组成，包括信息源、人机交互、信息源预处理、第一级处理（对象精练）、第二级处理（态势精练）、第三级处理（威胁精练）、第四级处理（过程精练）和数据库管理系统，如图1-5所示。

最新的DL模型中增加了一个处理层级——第五层（用户精炼），强调达成用户的需求，如图1-6所示。

随着各种新型传感器的出现以及其他硬件技术的发展，IF的应用更加广泛。美国早在1988年、1995年出版的21世纪海军研究报告《发展中的技术对21世纪海战的影响》《2000—2035年美国海军技术》，将信息战、电子战和监视设备的使用放在头条，并特别强调信息战的研究；美国国防部1988年在其制定的“国防关键技术计划”中将DF技术列为二十项关键技术之一，从1990年以后每年投入1亿美元的研究经费。各国军方、许多公司、大学相继成立了专门的实验室，开发试验台，评估融合算法。

同时，西方国家一些政府部门和国际性组织定期举办数据融合方面的国际性学术会议或研讨会（见表1-5）。在这种背景之下，一方面数据融合的理论得到了迅猛发展，同时其工程应用也取得了非常显著的效果。

DF技术的研究也已引起我国政府、军方、高校和相关研究所的重视，近20年来，在IF/DF领域的研究工作也取得了长足的进步。但从总体上看，其研究水平同国际先进水平相比尚有一定差距[14,41,47]。

目前，就信息融合的研究而言，虽然在理论和应用方面已取得了很大成绩，但是其各个环节都存在一些急待解决的难题，这些难题的解决又与人工智能技术的水平密切相关，而后者的发展目前正面临巨大的挑战（如智能系统的知识更新、学习能力等）。

1.3.4.1　需求和难点

当前，传统的多传感器信息融合处理存在很大困难，原因是多方面的，主要在于处理对象存在多种不确定性，如测量不确定性、目标运动模式不确定性、电子对抗带来的不确定性等。其次是编队信息融合系统复杂，融合结构具有不确定性；处理的信息源种类多样，有各类雷达、声呐、电子侦察等设备，以及下级、友邻、上级提供的综合情报，这些信息源探测范围不一、探测精度不一、探测的目标信息不一、探测周期不一。

在理论研究中，往往对传感器信息来源做出种种假设，比如传感器点/航迹，没有系统误差、随机误差服从高斯分布、各传感器航迹更新严格同步、数据率一定、没有间断、检测信息稳定等。这些假定在实际应用中往往难以成立，系统误差、误跟踪、飞点、航迹质量波动、航迹间断等现象普遍存在。

理想假设下研究的信息融合理论难以适应编队信息融合处理要求，综合分析信息融合困难主要来源于以下三个方面：

（1）误差的不确定性

传感器探测的数据中不仅仅存在随机误差，还不可避免地存在着系统误差和粗大误差（野值、飞点等），这三种误差的特性随时间空间有一定的变化，具有较大的不确定性，造成这种原因的因素很多。

（2）传感器探测信息与真实环境不一致

在实际多源信息融合系统中，处理的数据来源于传感器或其他节点信息融合系统，该数据已由前面的信息系统处理，使得该数据本身就与真实环境不一致。

一是漏情，即有些目标没有被观测到，或观测到的目标在时间上不连续，目标轨迹时断时续，还可能在不同的时间段使用不同的批号对应同一目标。

二是虚警，即存在虚假或冗余航迹。

三是混批，即同一批号的传感器航迹的观测值并不完全来自同一真实目标，还夹杂有杂波或其他真实目标的测量。常见的一种现象是在目标密集时发生混批，导致同一批号的传感器航迹在T时刻前对应目标A，而在T时刻后对应目标B。

（3）目标运动模式的不确定性

飞机、直升机、导弹等空中目标运动速度快，机动样式多，难以用统一的运动模型刻画目标运动模式，给目标跟踪带来巨大困难。

总而言之，当前应用系统中的信息融合处理需面对多种不确定性，如何适应多变的环境是困难所在。不确定性除来自误差、目标运动模式外，还体现在信息融合结构方面。传统的信息融合方法由于缺乏必要的交互能力，难以避免现有系统中经常出现的目标密集、虚假/冗余、机动等问题，因此，提高融合处理架构对复杂环境的适应能力是该领域的永恒需求。

1.3.4.2　典型融合模式

从战场态势感知的角度来看，信息融合的价值和优势可以概括为：扩大时空搜索范围，提高目标发现概率，增长预警时间；改进探测性能，提高时间或空间的分辨率；增加目标特征矢量的维数，降低信息的不确定性，改善信息的置信度；增强系统的鲁棒性、容错能力和自适应能力；降低推理的模糊程度，提高目标判断能力，从而有效提升指挥员对战场的感知能力。下面重点描述战场涉及的四类主要的融合处理模式[41]，如图1-7所示。

（1）点迹融合

①点迹时空配准：融合处理环节实现对各单传感器点迹的时间统一和空间坐标系的一致。

②联合检测：多传感器点迹联合/融合检测目标，采用多门限/变门限软判定技术能大大提高弱信号目标的发现概率，特别对强电磁干扰环境下或目标隐身条件下，以及目标机动状态时产生的弱测量信号检测问题，能大大提高目标发现概率，从而提高战场态势中目标的一致性，包括尽早发现目标，实现目标标识、航迹和属性参数的一致性。

③点迹聚集/关联：聚集/关联的正确率影响航迹起始正确率和虚警率，从而影响目标标识与航迹的一致性。

④点/航迹关联：关联正确率影响航迹一致性和精度，进一步影响预测跟踪能力。

⑤属性综合识别：多类传感器探测信号/数据融合能大幅度提升目标属性/身份识别的准确性，而识别正确率影响目标属性参数的一致性。

（2）航迹融合

①航迹关联：航迹关联正确率影响目标航迹一致性，包括标识、位置点、运动参数的一致性。

②属性综合识别：多航迹属性关联融合能使属性的多个判定结论相互印证、相互补充，对于具有一定冲突程度的属性结论可进行假设可信度的合理分配，使其结论趋于真实属性，识别正确率影响目标属性参数的一致性。

（3）电子侦察情报融合

①方位关联：关联正确率直接影响定位精度和虚警率。

②多站定位：在多目标环境下，多站定位中的虚交点（鬼影点）滤除率影响目标真伪识别率。

③目标参数的估计与更新：影响战场空间目标航迹一致性与精度。

④属性综合识别：指对各电子支援措施（Electronic Support Measures，ESM）直接上报的电磁参数进行辐射源一次融合识别，也可对各ESM的识别结果进行辐射源二次融合识别，进一步对辐射源的装载平台进行识别。综合航迹数据库中的相关目标属性参与融合，融合识别正确率影响目标属性参数的一致性等。

（4）图像传感器情报融合

①各单一图像传感器摄取的图像经自动或人工处理后已提取并估计出目标状态和属性信息之后，在信息融合环节进行二次融合，其中系统的综合航迹数据库的相关目标信息参与融合处理。

②时空配准、航迹关联、属性综合识别和综合航迹估计/更新等影响态势一致性因素的有关作用和效果与前面分析类似，这里从略。

1.3.4.3　有待深入研究的问题

在增强战场态势一致性的过程中，信息融合技术的部署和利用面临着许多挑战。参与融合处理的态势数据来自多个传感器，在空间、时间等测量特征上有所不同，组成各异，并且具有不完整、不精确、模糊和层次化、冲突性等特征。此外，仅就融合方法来说，也面临通信带宽与可靠性、系统处理能力和信息完备性、准确性与时效性等挑战。因此，为改善信息融合能力，提高态势的一致性，需要对信息融合与目标识别技术进行深入研究，主要包括[14,19,41,47,48]：

（1）复杂环境下点/航迹关联问题

在系统各信息源经时空配准后，多信息源所获取的战场目标信息关联的正确性就成为影响战场目标融合定位识别与跟踪，进而影响战场态势一致性的关键因素。多传感器测量数据与目标的关联包括建立预测跟踪门、定义关联尺度、实施数据关联以及进行航迹对航迹的相关等环节。

在多传感器信息融合系统中，有源雷达与ESM传感器测量关联技术、无源多站多目标定位与跟踪技术等，是目前尚未完全解决的几个目标关联技术。例如，ESM是无源方位测量传感器，其测量信息包括目标方位和目标辐射源的电磁参数（射频、重频、脉冲宽度/间隔、测量周期等）。由于ESM单站或多站识别处理可以获得辐射源（带有一定可信度）属性和平台属性，因此实现ESM与有源雷达目标关联可以为高精度雷达目标配置属性参数，这对实现战场目标航迹一致性和航迹质量（Track Quality，TQ）值一致性具有重要意义。无源多站多目标定位与跟踪具有隐蔽性，生存能力强，但多个ESM对多批辐射源进行无源探测时，同一时间（或同一测量周期内）多条测量方位线所出现的交点数大大超过实际目标数，剔除其中的虚假交点至今仍无很好的方法，因此解决该问题对提高战场态势一致性具有重要意义。

与点迹关联技术不同，航迹关联指的是每个传感器都将各自获取的状态估计及其协方差报送至融合中心，融合中心首先对来自不同传感器的各航迹进行航迹关联，然后对相关航迹进行融合估计。当各传感器的航迹间相距很远并且在没有干扰、杂波的情况下，关联问题比较简单，但在密集目标/杂波环境或目标机动，尤其是在各传感器上报的状态估计数据不完整时，航迹关联问题变得非常棘手。当前很多系统中采用传感器装备探测信息的航迹上报方式，因此对复杂环境下的航迹关联技术，本质上是如何避免谣言传播，最终影响态势感知的质量。

（2）密集杂波环境下的多传感器机动目标跟踪问题

目标在运动过程中会出现状态变化（机动）。当目标开始机动时，由于目标反射面积急剧变化，目标实际机动产生的位置偏离可能混藏在目标动态噪声和传感器测量噪声之中，对目标原状态进行跟踪的传感器往往容易丢点，出现航迹不连续的现象，会直接对战场态势一致性造成不利影响。随着飞行器机动性能的不断提高，在目标运动过程中，驾驶员人为的动作或控制指令使得目标随时会出现各类特殊的机动现象，在这种情况下，战场态势不一致的现象就更加明显。因此，研究密集杂波环境下的多传感器多机动目标跟踪技术是对战场一致性的重要保障。

（3）目标航迹质量的分级与计算

目标航迹质量的分级与计算是融合处理中的重要环节。在基于战术数据链组网的多传感器态势感知系统中，通常以TQ值最高的节点作为向组网中心报告该批目标航迹点的责任节点，当非责任节点对该批目标计算的TQ值超过责任节点TQ值一定数值时，可以取代该目标原责任节点，实现责任节点更换。在数据链组网系统中，各入网节点上报目标航迹质量等级划分不一致，或者不同节点所采用的航迹质量计算标准不一致，将导致TQ值并不能客观准确地反映出传感器的探测及融合处理性能。因此，在联合作战中，为准确、合理地进行空海目标航迹融合，提高目标航迹融合水平，融合系统必须采取统一的目标航迹质量等级分类与计算模型。

1.3.5　态势估计

战场态势指战场上敌我双方力量及战场环境的当前状况和变化发展趋势。战场态势由兵力部署、动态目标、社会环境、战场环境和对抗措施等五类要素组成，如图1-8所示。

其中，兵力部署要素主要包括敌、我、友（盟军）方的兵力编成、武器装备、战场设施、固定部署、机动部署、士气、训练等要素。动态目标要素主要包括已在作战空间中展开或运动的动态兵力与目标，如空中目标、海上目标、空间目标、地面运动目标的当前位置、属性及对其意图的估计信息等要素。战场环境要素主要包括战场空间的天候、气象、地理信息、交通条件、河湖水系以及电磁环境等要素。社会环境要素主要指国家/地区、宗教/党派、地缘政治、经济与文化状况等要素。对抗措施要素主要包括战场上面临的威胁与冲突，包括战略战术意图、作战计划方案、对抗行动等。

1.3.5.1　态势估计流程

态势估计环节主要指信息融合中心在一级融合基础上所进行的态势估计和威胁估计，具有以下特点[14][17]：

（1）该环节具有信息域和认知域相结合的特征，其中态势元素的提取与态势估计功能主要取决于指挥员的认知能力，即知识、经验与能力起决定性作用。

（2）该环节除依据一级融合获取的战场目标状态和属性估计外，还加入其他信息源，如技侦情报、中长期情报、特侦情报（谍报）或公开搜集的情报等，这些信息源对战役或战略级态势估计起重要作用。

（3）态势估计与对抗双方的作战目标/企图紧密联系。在态势元素提取、态势元素聚集生成态势假设、态势估计和威胁估计等过程中，作战目标/企图具有重要作用，不同的作战目标需要不同的态势。

（4）态势估计是为作战指挥服务的，态势估计的重要结果——预测态势是作战方案/计划生成的重要依据，从而按己方意图对战场上的兵力分布进行控制。

（5）与海、空战场动态目标实时处理与显示不同，战场态势生成、估计与更新是随作战目标、作战阶段，甚至随作战节奏而变化的，以一定的周期准实时更新。

（6）战场态势通常以态势视图形式展现，因此态势视图也按态势周期准实时更新，故通常将态势更新周期又称为态势视图更新周期。

态势估计的实现涉及如下方面：

（1）态势估计元素的选择依赖于作战目标。

（2）态势估计是通过对各态势元素发展变化的估计结果实现的。

（3）态势估计依赖于各态势元素估计结果的综合。

（4）态势估计结果对作战目标和作战行为产生重要影响。

（5）态势估计是通过观测态势、估计态势和预测态势完成的，其中观测态势依赖于一级融合结果。

战场态势估计流程如图1-9所示。

1.3.5.2　态势类型及其影响因素

从态势生成与估计过程和作战应用需求出发，通常将战场态势划分为下述三类态势[49-51]。

（1）观测态势：根据探测与侦察手段获取的战场信息，以及我方作战计划与兵力部署信息，生成战场观测态势。

（2）估计态势：根据观测态势和其他来源信息，对敌方作战企图、作战行为、作战计划进行估计与识别，生成战场估计态势。

（3）预测态势：根据观测态势和估计态势，对后续的某一作战时刻战场态势进行预测。

这三类态势的处理过程又分别称为态势生成、态势估计和态势预测，有时将其统称为态势估计。

按观测态势、估计态势和预测态势生成过程划分，影响态势一致性的因素如表1-6所示。

1.3.5.3　有待深入研究的问题

态势估计对态势一致性影响的研究因其涉及的技术因素及其他因素较多，因此难度也较大，其依赖的技术工具如人工智能、认知科学等仍处于发展阶段。但是，从本节的分析可以看出，态势估计对态势一致性的影响是多方面、深层次的。因此，对于态势估计与态势知识提取等方面的研究，是态势一致性研究中的关键问题之一，对此问题的深入研究，无疑会对态势一致性的研究起到很大的促进作用。具体来所，主要有以下几方面的问题：

（1）态势知识表示问题。战场态势是一个高度复杂、层级交错的高动态综合体，战场环境、对抗措施和社会因素，敌方、我方兵力部署、目标类型，存在高度不确定性，具体包括个体目标、群目标、事件、关系等知识表示，如何对这些知识进行针对性刻画和层次性描述，既能很好地采用自动化系统进行分析表示，又能易于不同指挥员的理解，是研究人员面临的永恒难题。

（2）态势重心的计算问题。态势重心就是对作战进程起到举足轻重影响的目标、事件和行动，侧重于对主攻方向、突破区域/点、关键关联部位等计算和判定。

（3）态势中目标/群行为预测问题。单个目标行为预测相对容易，但目标群（如编队）的行为预测就存在一定的不确定性，包括分布（分散）多个目标群行为预测，即对敌方整体的行动方案预测分析，这将涉及目标/群之间相互协同关系。

1.3.6　态势显示与分发

战场态势显示是面向指挥员的战场透明和可视化过程，分图文显示和图像显示两类。在联合作战指挥中心，态势显示通常以计算机处理产生的（矢量）图形和文字显示为主。战场态势共享通常以态势视图生成与分发的形式出现，而联合作战战场态势视图生成模型则在联合作战指挥中心战场态势信息可视化的基础上提炼产生。

1.3.6.1　态势显示过程分析

战场态势显示/显现是对指挥员的可视化过程，最直观的方式是态势视图的制作与显示。态势视图包含底图即电子地图和态势标绘信息即军队队列标号图形（矢量图或像素图）与标注信息两部分。态势显示处理流程如图1-10所示。

态势显示环节影响战场态势一致性的因素有底图一致、战场目标投影与底图投影一致、显示颜色、分辨率一致、军队标号图形显示一致、节点系统平台一致性、态势显示响应时间等7个方面。

1.3.6.2　态势分发过程分析

态势分发过程指态势视图文件的生成与分发。态势视图分发是以态势文件方式进行的，并不传送底图，而只传送底图标识和在其上叠加的表示海、空目标情报的军队标号代码和标注信息。态势分发机制有两种：定时分发和订阅分发。态势分发流程如图1-11所示。

态势分发环节影响态势一致性的因素包含5个方面：态势定时分发、态势更新周期、订阅分发要求定制态势视图、态势文件传输报文的生成时间、态势共享的诸节点系统应具有相同的电子地图环境（电子地图和底图显示系统）以及相同的态势标绘环境（军队队列标号库和标绘系统）。

1.3.6.3　有待深入研究的问题

态势显示与分发目前存在的问题主要体现在地图数据一致性保障机制不够、完善多级指挥层次之间以及友邻之间共享能力有限、态势视图文件转换工具缺乏、空间目标投影不一致导致目标标绘产生差错、军队标号标准尚未能覆盖三军及联合作战的需求、中远海图层信息缺乏、尚缺乏上下左右统一的态势分发机制等方面。通过本节的分析，其对态势一致性的影响涉及了诸多方面，因此在态势生成的这个环节，需要通过互操作实现多方共同涉及的态势元素达成一致、态势标绘环境的统一、节点系统平台的一致性等方面的研究工作，提高态势的一致性水平。亟待重点开展以下几方面基础性研究[52-55]：

（1）态势显示的内容和方式的设计与优化问题。从态势图体系角度看，尚缺乏科学的认知；从服务作战、满足指挥员需求看，从内容、方式和手段等方面均存在诸多应用基础性理论方法问题，如哪些内容应该二维显示、哪些内容应该三维显示、内容与作战相关程度、显示内容指挥员是否亟须掌握、操作方式是否简单易行等。

（2）态势分发的内容和方式的设计与优化问题。战场情况瞬息万变，从司令员到士兵，需要的态势信息内容和频次均存在巨大差异，如何实现在正确的时间和正确的地点、把正确的态势信息、送到正确的人手中，伴随着通信网络、智能技术迅速发展，既有的态势分发的内容和方式均存在很大优化空间，包括分发内容和时效性是否符合作战人员的需求，如不符合，后续交互方式是否便捷等，这些还需要考虑通信等多方面约束条件。