信息融合在生物世界中廣泛存在，工程領域中的信息融合本質是用數據和機器對生物體信息融合功能的模仿和抽象。對於軍事應用系統來說，信息融合的出現歸因於現代武器系統中同時使用多個信息採集傳感器，但無法對各傳感器信息進行綜合利用。

　　信息融合技術對從單個和多個信息源獲取的數據和信息進行關聯、相關和綜合，獲取精確的位置和身份估計，對態勢威脅及其重要程度進行全面及時評估。通過信息融合技術的應用，現代C4I(Command，Control，Communications，Computers，Intelligence)系統和各類武器平台能夠得到更加準確、可靠的戰場感知信息，從而有力支撐預警、決策、指控、火力等作戰活動。

　　對於作戰飛機而言，機載信息融合是航電系統物理綜合基礎上的一個重要應用。隨着傳感器技術的迅猛發展，作戰飛機機載傳感器種類不斷增多，如多功能雷達、紅外搜索跟蹤(IRST：Infrared Search and Track)、激光測距標定器、敵我識別(IFF：Identification Friend or Foe)、電子支援措施、數據鏈等，通過傳感器獲取大量的目標探測信息，如果無法及時進行有效處理，信息急劇增加導致的數據過載將對態勢感知能力產生很大影響，最終即使是最有能力的飛行員也會錯過重要的戰場態勢信息或無法識別危急情況，導致飛行員戰場反應能力的下降。航電系統急需運用信息融合技術對多傳感器信息進行自動化分析和優化綜合，把來自多傳感器的數據加以關聯組合，發揮不同傳感器的性能互補和冗餘優勢，給出多源信息的統一描述，形成戰場全局態勢感知，支撐偵查、火力打擊、指揮引導等任務。

　　現代戰爭正向着陸、海、空、天、電、網一體化趨勢發展，作戰過程強調聯合作戰及各類作戰單元無縫連接，作戰樣式由“以平台為中心”向“以信息化為主導”的網絡中心戰轉變，體系作戰已成為戰爭形態演變的主要方向，戰鬥機作為未來作戰體系中的節點，需要指對來自多個不同平台的多個傳感器的信息進行多級別、多方面、多層次的融合處理，面向體系作戰的戰鬥機信息融合技術研究需求迫切。

　　1 信息融合應用現狀

　　在機載航空電子領域，美軍研製的F-22、F-35作戰任務系統中，都將信息融合作為一款重要的任務軟件進行開發和設計，通過融合軟件實現對空中及地面防禦系統的識別、定位與跟蹤，增強飛行員的態勢感知能力：F-22戰鬥機上主要實現了雷達、電子戰及通訊導航與識別(CNI：Communication Navigation and Identification)的融合跟蹤，同時利用CNI系統的數據鏈信息實現編隊飛機間相互引導和提示跟蹤，增加系統的態勢感知能力，並支持多機協同空戰。

　　如圖1所示，F-35信息融合體繫結構中，傳感器信息融合作為核心任務軟件，將來自傳感器、數據鏈的所有可用原始信息相互關聯處理，一旦某一個傳感器探測到一個新的目標，航電系統會調用其他傳感器對該目標進一步識別、評估，以獲得更多的信息，以此建立最準確和完整的戰場視圖，為飛機編隊創建一個共同的作戰圖。F-35戰鬥機通過專門為其設計的多功能先進數據鏈(MADL：Mescal Architecture Description Language)，可以在多個平台之間高效共享目標航跡數據，其中包括目標航跡狀態、跟蹤協方差、各層級目標編號記錄(關聯關係矩陣)和無線電頻率(RF：Radio Frequency)歷史記錄，以及航跡相關的其它元數據，因此其具備很強的協同作戰能力。2016年末，F-35完成了協同目標定位與跟蹤測試，在該測試中，F-35對一架目標無人機進行跟蹤，並利用MADL將無人機航跡與地面武器系統形成態勢共享，形成地面武器系統對遠程無人機目標的超視距攻擊。

　　澳大利亞研究委員會的自主系統高級研究中心對多無人機協同中的分布式信息融合、協同目標跟蹤開展了深入的研究，並在多無人機協同仿真環境與小型無人機系統平台上完成了驗證;歐洲颱風戰鬥機中的攻擊識別系統是其作戰能力的核心，該系統通過融合來自雷達(Radar)、IFF、IRST系統和電子支持措施(ESM：Electronic Support Measures)系統的數據，以及通過數據鏈獲取的外部源數據，其重點為融合本機平台傳感器探測數據，為飛行員構建一張統一的戰術態勢圖，其具備一定數據鏈信息融合功能，提供簡單的目標提示功能，如圖2所示。

　　和國外相比，信息融合在國內研究起步較晚，基礎較為薄弱，研究難度大。上世紀末，國內某高校與研究機構從零開始，啟動了信息融合架構、算法模型等理論基礎研究和關鍵技術攻堅。經過長達近十年的融合架構、模型算法等理論基礎和關鍵技術攻堅，突破了多項核心關鍵技術，為機載信息融合技術的工程應用奠定基礎，實現了信息融合技術在國內戰鬥機型號的首次應用，並迅速向多型固定翼飛機、旋翼飛機、無人機體系等裝備平台推廣應用。

　　2 體系作戰環境下的信息融合架構

　　在當前信息化、網絡化、體系化作戰背景下，為實現體系與體系間的對抗，機載信息融合技術正從單機作戰的平台融合向協同級融合、體系級融合演進。針對機載信息融合技術的應用發展，考慮到接收信息的多樣性與複雜性，同時避免本機傳感器信息、網絡接收信息之間的相互影響，融合信息選擇分級方式進行處理。信息分級融合示意圖如圖3所示。

　　（1）平台級融合

　　平台級融合主要面向單平台飛機，它將本機傳感器在作戰區域內探測到的信息進行綜合處理，彌補本機單個傳感器功能與性能上的不足，提高傳感器信息質量，以協助飛行員完成相應的作戰任務;同時向體系作戰輸出高質量的傳感器融合信息，支撐體系作戰任務。平台級融合所涉及的傳感器包括雷達、激光測距、前視紅外、電視、敵我識別器、雷達告警接收機、導彈逼近告警、激光告警等。

　　（2）協同級融合

　　現代戰爭已由追求單平台任務效能向追求多平台任務綜合效能轉變。協同級融合主要面向多機協同，此時，戰機不僅需要自身平台傳感器收集的情報信息，還需要其他飛機與預警機提供的指揮控制和數據鏈信息支撐，戰機編隊將具有更強的抗摧毀能力，以及自主/自適應能力。由殲擊機、轟炸機、電子戰飛機等多架飛機組成編隊，按照預先制定的作戰目標計劃，根據各機的功能和武器裝置情況，分工合作，密切協同，組成完備的作戰編隊，並在預警機或地面指控系統的統一指揮下，執行作戰任務，通過協同級信息融合，能夠為飛行員提供一個清晰、真實的共用態勢圖，突破單機限制，發揮編隊優勢，能夠有效提升戰機對戰場態勢的全面感知能力與及時應對能力。協同融合可以提高戰機探測區域的覆蓋範圍，提供比較完整的戰場態勢信息，使戰場態勢更透明，有利於戰術決策;利用編隊中多架戰機無源傳感器進行協同定位，可實現全靜默狀態下的接敵與攻擊，降低單機無源定位時對平台機動性的要求;由於隱身目標無法在全頻、全向隱身，在戰機共同探測區域內，目標的檢測概率得到提高，在反隱身方面具有優勢;編隊戰機的協同作戰與聯合攻擊方式，有利於戰機聯合攻擊與突防攻擊。

　　（3）體系級融合

　　在以信息戰為基本形態的未來網絡化體系對抗中，航空裝備將有機地融入廣域信息網(如C4ISR系統網)，同時有效地建立起協同作戰平台之間的局域信息網或戰術網，藉此從戰場信息網實時地獲取、處理和綜合利用戰場信息，以最大程度提升態勢感知能力，提高戰場透明度，奪取作為取得戰爭勝利主要因素的“制信息權”。與此同時，航空平台也將自身取得的戰場信息通過戰術信息網分發給協同作戰平台，通過戰場廣域信息網傳輸給空中、地面、甚至星基等指揮控制系統，從而實現對平台內、外部信息的實時採集、處理、分發和使用的能力以及網絡節點的管理能力，從而形成機、地、星之間的協同探測、協同戰術決策、協同攻擊實施的作戰格局。

　　3 關鍵技術

　　在體系作戰環境下，各種機型的飛機需融入聯合作戰體系，成為戰場信息的一個節點，實時或近實時地從戰場信息網獲取、處理和綜合利用戰場信息，達到最大程度的態勢感知，獲得最大程度的戰場透明度。與此同時，戰場態勢信息通過戰術信息網分發給協同或聯合作戰的飛機、空中或地面指揮控制系統和其他作戰單元，達到空、天、地的互聯、互通和互操作，實現各作戰單元的協同目標探測、協同信息對抗、協同戰術決策、協同火力攻擊。面對感知環境的日趨複雜多變、感知對象的日益豐富、感知手段與能力的顯著提升，機載信息融合成為一項非常具有挑戰性的任務，呈現出多模態、網絡化、高衝突等特性，亟待突破的關鍵技術有：

　　（1）面向作戰任務的機載信息融合能力目錄建設

　　當前信息融合功能設計與作戰任務脫節，缺少基於作戰任務的信息融合能力目錄建設及作戰效能指標定義，需開展面向作戰任務分析的信息融合功能域量化分析，針對未來先進空戰作戰平台作戰任務，採用基於系統工程的設計方法，進行基於任務場景建模的作戰分析、面向任務效能的功能架構設計，形成對接具體任務的機載信息功能、性能能力目錄。

　　（2）機載信息融合處理架構設計

　　隨着越來越多的信源加入，許多信息融合系統成為複雜巨系統，信源數量大、種類多，並且關係以及層次結構複雜。機載信息融合技術應用中，融合處理信息源包括雷達、光電、電子戰等本機傳感器信息，以及編隊飛機、指揮所、預警機和編隊外成員信息，融合信息源節點多。此外由於編隊協同作戰過程中，節點數量可能因為作戰飛機的損毀或作戰編隊重配置而發生改變，因此，在體系層融合中，需要研究基於大數據處理的信息融合技術，建立具有開放式特點的融合處理架構，研究無中心式節點態勢一致性模型，在此基礎上，通過將信息融合技術與智能輔助決策、分布式殺傷技術結合，實現對敵方目標的“發現即摧毀”。

　　（3）網絡信息融合處理技術

　　體系作戰中大量的作戰平台、傳感器通過網絡互聯、交換數據，網絡延遲、丟包、錯序等現象，例如編隊友機數據等網絡信息通信往往具有較大的數據延遲(秒及到數十秒)，而且多源信息更新不同步。近年來，針對複雜網絡化系統隨機丟包問題的信息融合算法得到廣泛關注，文獻[6]考慮有時變通道條件下引起的量測丟失情況下的狀態估計，引入了一個更一般的多狀態馬爾科夫鏈建模，給出了一種優化的漸進均方估計方法;針對網絡延遲問題，文獻[7]通過開展魯棒濾波方法、網絡化系統濾波方法等算法研究取得一定進展;針對信息錯序等問題，無序量測信息融合算法被提出，該方法兼顧對有效信息的利用率和存儲空間的有限性，得到廣泛認可。但是針對機載信息融合的實際應用，需對以上算法進行工程化研究，設計滿足機載信息融合需求的實用型算法，支撐航電系統針對網絡信息的融合處理。

　　4 結束語

　　機載信息融合通過對來自傳感器、數據鏈信息進行自動化分析和優化綜合，使作戰飛機獲得良好的戰場全局態勢感知信息，有利於提升飛行員態勢感知能力，縮短任務時間，為飛機的任務能力提升奠定基礎。在信息化、網絡化、體系化作戰背景下，編隊、體系協同作戰是新一代戰機主要作戰模式，戰鬥機信息融合的研究及應用面向協同級、體系級發展。本文結合國內外融合應用現狀以及體系作戰環境下的融合發展需求分析，開展了基於信息分級處理的機載信息融合結構設計，分析了相應的關鍵技術，給出後續面向體系作戰的信息融合技術研究的發展方向。