多傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù)姓名：李承尚學(xué)號：081308309專業(yè)： 電子信息工程多傳感器數(shù)據(jù)融合是一門新興技術(shù)，在軍事和非軍事領(lǐng)域中都到了廣泛應(yīng)用、多傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù)汲取了人工智能、模式識別、統(tǒng)計(jì)估計(jì)等多門學(xué)科的相關(guān)技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展以及數(shù)據(jù)融合技術(shù)的成熟為數(shù)據(jù)融合的廣泛應(yīng)用提供了基礎(chǔ)。多傳感器數(shù)據(jù)融合是一個(gè)新興的研究領(lǐng)域，是針對一個(gè)系統(tǒng)使用多種傳感器這一特定問題而展開的一種關(guān)于數(shù)據(jù)處理的研究。多傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù)是近幾年來發(fā)展起來的一門實(shí)踐性較強(qiáng)的應(yīng)用技術(shù)，是多學(xué)科交叉的新技術(shù)，涉及到信號處理、概率統(tǒng)計(jì)、信息論、模式識別、人工智能、模糊數(shù)學(xué)等理論。多傳感器融合技術(shù)已成為軍事、工業(yè)和高技術(shù)開發(fā)等多方面關(guān)心的問題。這一技術(shù)廣泛應(yīng)用于C3I(command，control，communicationandintelligenee)系統(tǒng)、復(fù)雜工業(yè)過程控制、機(jī)器人、自動(dòng)目標(biāo)識別、交通管制、慣性導(dǎo)航、海洋監(jiān)視和管理、農(nóng)業(yè)、遙感、醫(yī)療診斷、圖像處理、模式識別等領(lǐng)域。實(shí)踐證明：與單傳感器系統(tǒng)相比，運(yùn)用多傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù)在解決探測、跟蹤和目標(biāo)識別等問題方面，能夠增強(qiáng)系統(tǒng)生存能力，提高整個(gè)系統(tǒng)的可靠性和魯棒性，增強(qiáng)數(shù)據(jù)的可信度，并提高精度，擴(kuò)展整個(gè)系統(tǒng)的時(shí)間、空間覆蓋率，增加系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和信息利用率等。 美國研究機(jī)構(gòu)就在國防部的資助下，開展了聲納信號解釋系統(tǒng)的研究。目前，在工業(yè)控制、機(jī)器人、空中交通管制、海洋監(jiān)視和管理等領(lǐng)域也朝著多傳感器融合方向發(fā)展。 多傳感器融合技術(shù)成為軍事、工業(yè)和高技術(shù)開發(fā)等多方面關(guān)心的問題。1基本概念及融合原理1.1多傳感器數(shù)據(jù)融合概念數(shù)據(jù)融合又稱作信息融合或多傳感器數(shù)據(jù)融合，對數(shù)據(jù)融合還很難給出一個(gè)統(tǒng)一、全面的定義。隨著數(shù)據(jù)融合和計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展，根據(jù)國內(nèi)外研究成果，多傳感器數(shù)據(jù)融合比較確切的定義可概括為：充分利用不同時(shí)間與空間的多傳感器數(shù)據(jù)資源，采用計(jì)算機(jī)技術(shù)對按時(shí)間序列獲得的多傳感器觀測數(shù)據(jù)，在一定準(zhǔn)則下進(jìn)行分析、綜合、支配和使用，獲得對被測對象的一致性解釋與描述，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的決策和估計(jì)，使系統(tǒng)獲得比它的各組成部分更充分的信息。1.2多傳感器數(shù)據(jù)融合原理多傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù)的基本原理就像人腦綜合處理信息一樣，充分利用多個(gè)傳感器資源，通過對多傳感器及其觀測信息的合理支配和使用，把多傳感器在空間或時(shí)間上冗余或互補(bǔ)信息依據(jù)某種準(zhǔn)則來進(jìn)行組合，以獲得被測對象的一致性解釋或描述。具體地說，多傳感器數(shù)據(jù)融合原理如下：（1） N個(gè)不同類型的傳感器（有源或無源的）收集觀測目標(biāo)的數(shù)據(jù)；（2） 對傳感器的輸出數(shù)據(jù)（離散的或連續(xù)的時(shí)間函數(shù)數(shù)據(jù)、輸出矢量、成像數(shù)據(jù)或一個(gè)直接的屬性說明）進(jìn)行特征提取的變換，提取代表觀測數(shù)據(jù)的特征矢量Yi；（3） 對特征矢量Yi進(jìn)行模式識別處理（如，聚類算法、自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)或其他能將特征矢量Yi變換成目標(biāo)屬性判決的統(tǒng)計(jì)模式識別法等） 完成各傳感器關(guān)于目標(biāo)的說明；（4）將各傳感器關(guān)于目標(biāo)的說明數(shù)據(jù)按同一目標(biāo)進(jìn)行分組，即關(guān)聯(lián);利用融合算法將每一目標(biāo)各傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行合成，得到該目標(biāo)的一致性解釋與描述。2多傳感器數(shù)據(jù)融合方法利用多個(gè)傳感器所獲取的關(guān)于對象和環(huán)境全面、 完整的信息，主要體現(xiàn)在融合算法上。因此，多傳感器系統(tǒng)的核心問題是選擇合適的融合算法。對于多傳感器系統(tǒng)來說，信息具有多樣性和復(fù)雜性，因此，對信息融合方法的基本要求是具有魯棒性和并行處理能力。 此外，還有方法的運(yùn)算速度和精度；與前續(xù)預(yù)處理系統(tǒng)和后續(xù)信息識別系統(tǒng)的接口性能；與不同技術(shù)和方法的協(xié)調(diào)能力；對信息樣本的要求等。一般情況下，基于非線性的數(shù)學(xué)方法，如果它具有容錯(cuò)性、自適應(yīng)性、聯(lián)想記憶和并行處理能力，貝鬧可以用來作為融合方法。多傳感器數(shù)據(jù)融合雖然未形成完整的理論體系和有效的融合算法，但在不少應(yīng)用領(lǐng)域根據(jù)各自的具體應(yīng)用背景，已經(jīng)提出了許多成熟并且有效的融合方法。多傳感器數(shù)據(jù)融合的常用方法基本上可概括為隨機(jī)和人工智能兩大類，隨機(jī)類方法有加權(quán)平均法、卡爾曼濾波法、多貝葉斯估計(jì)法、Dempster-Shafer(D-S)證據(jù)推理、產(chǎn)生式規(guī)則等；而人工智能類則有模糊邏輯理論、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、粗集理論、專家系統(tǒng)等。可以預(yù)見，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和人工智能等新概念、新技術(shù)在多傳感器數(shù)據(jù)融合中將起到越來越重要的作用。3多傳感器數(shù)據(jù)融合的優(yōu)勢近20年來，多傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù)日益受到人們的關(guān)注。 主要應(yīng)用于軍事領(lǐng)域及智能機(jī)器人、遙感、醫(yī)療診斷、自動(dòng)監(jiān)視、圖像處理、模式識別和復(fù)雜工業(yè)過程控制等相關(guān)領(lǐng)域。數(shù)據(jù)融合技術(shù)之所以廣泛應(yīng)用，是由于多傳感器數(shù)據(jù)融合在解決探測、跟蹤和目標(biāo)識別問題上，有許多性能上的優(yōu)勢：（1）生存能力強(qiáng)。在有若干傳感器不能被利用或受干擾，或目標(biāo)及事件不在覆蓋范圍內(nèi)時(shí)，總有某個(gè)傳感器可以提供信息。（2）擴(kuò)展了空間覆蓋范圍。通過多個(gè)交疊覆蓋的傳感器作用區(qū)域，擴(kuò)展間的覆蓋范圍，總有一種傳感器可以探測到其它傳感器探測不到的地方。（3）擴(kuò)展了時(shí)間的覆蓋范圍。用多傳感器的協(xié)同作用提高了檢測概率，某個(gè)傳感器可以探測到其它傳感器不能顧及的目標(biāo)或事件。（4）提高了系統(tǒng)的可靠性，減少了信息的模糊性。這是由于多傳感器信息的內(nèi)在冗余度和多傳感器聯(lián)合信息降低不確定性的特性帶來的。（5）增加了系統(tǒng)的空間分辨能力。多個(gè)傳感器可以獲得比單一傳感器更高的分辨率。（6）增加了測量空間的維數(shù)，從而降低了測量矩陣的病態(tài)性，改善了探測的性能。4應(yīng)用目前，信息融合的領(lǐng)域已經(jīng)從單純軍事上的應(yīng)用滲透許多民用領(lǐng)域，如工業(yè)中的柔性制造、故障診斷，以及在醫(yī)學(xué)、測量等領(lǐng)域中的圖像分析與處理、目標(biāo)測量與跟蹤、氣象預(yù)報(bào)、現(xiàn)代制造等許多方面。近年來，數(shù)據(jù)融合技術(shù)還被應(yīng)用與流量測試當(dāng)中，如對流量傳感器的壓力和溫度補(bǔ)償，油氣兩相流流型的辨識副以及對多想流量參數(shù)的測量等。多傳感器數(shù)據(jù)融合分像素級、特征級和決策級融合。多源信息在多層次上的數(shù)據(jù)融合過程含檢測、關(guān)聯(lián)、跟蹤、估計(jì)和綜合。其航跡融合過程包括低層次上的狀態(tài)和屬性估計(jì)及高層次上的戰(zhàn)場態(tài)勢和威脅評估。該技術(shù)在軍事上的應(yīng)用已涉及海上監(jiān)視、空--空和地-空防御、戰(zhàn)場偵察、監(jiān)視和目標(biāo)捕獲、戰(zhàn)略防御與告警等領(lǐng) 域。參考文獻(xiàn)：黃娜.基于雷達(dá)和紅外傳感器的多傳感器數(shù)據(jù)融