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多传感器信息融合及其应用研究

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vdianwang 发表于 2021-9-20 19:53:16 | 显示全部楼层 |阅读模式 打印 上一主题 下一主题
早在20世纪的时候,多传感器信息融合技术就已经发展起来,它是利用计算机技术把多传感器或者多源的信息和数据,在一定的准则下加以自动分析和综合,以完成所需要的决策和估计而进行的信息处理过程。多传感器信息融合技术的使用,给人们的工作和生活带来了很大的便利,促进了我国现代化社会的发展。

一、多传感器信息融合的定义

多传感器信息融合是利用人们熟知的计算机技术,使用特定的准则对多传感器当中的信息以及数据进行自动分析和处理,从而完成一整套信息处理的过程。多传感器的信息融合技术最早是在军事领域中使用的,如果是在军事领域当中应用多传感器信息融合,就可以将其定义为处理探测,它在估计和互联等方面有着比较深入的研究,可以从中获取到更准确无误的身份估计、威胁估计和状况,所以,能够为军事行业带来更多便利。多传感器在社会不断地进化过程中,已经演变成为了信息和数据的融合专家,相关人员的研究表明,多传感器系统当中所包含的信息处理和分析功能已经远远超过了人类大脑对信息的理解能力。人类的大脑就是一个理解、分析、处理信息和数据的天然系统,人类眼睛所看到的一切和耳朵所听到的一切都会汇集到大脑处,将每一种视觉和听觉或者嗅觉进行整合处理,再通过知识去估计它,这样一来,人类就了解了周围的一切。多传感器信息融合技术也是同样的概念,只是其系统中所存在的对信息、数据的处理能力比常人高出几十倍,这样的系统应用在各类行业中,无疑是一种超高的信息处理功能。只要充分利用多传感器的资源,并且对这些传感器进行合理使用,将每个多传感器系统当中的信息、数据在时间或者空间上进行互补,就可以在多传感器系统当中获得被测对象,从而使得多传感器本身就具有的信息处理等功能更加优化。但是要注意的是,在应用多传感器信息融合的时候,多传感器系统中的数据可能会呈现不同的特征,有的时候可能是实时数据,而有的时候就是非实时数据,很多时候数据之间是互相支持或者互补的状态,而有的时候数据之间是矛盾的,所以在应用多传感器信息融合的时候一定要对这些现象进行关注。

二、多传感器信息融合的功能说明

(一)校准

在多传感器在信息融合时具有校准功能,它的作用就是将各个传感器中的空间和时间进行统一,但是在实际应用校准层次的时候,各个传感器信息采集的频率都是不一样的,所以就使得传感器所处的空间也存在差异。由于各个传感器是独立工作的,针对这种情况,必须要进行相应的改良,争取使各个传感器的工作时间和采集频率实现统一,而对多传感器系统中各传感器的时间、空间校准方法也有很多种,比较常用的就是内插外推法和虚拟融合法。

(二)多传感器信息融合的方法

多传感器信息融合技术应用至今,有着非常多的应用方法,在所有方法当中较为成熟的方法包括了聚类分析法、证据理论法、DS 算法、最优理论法等。近年来,还研发出了一种新的信息融合方法,那就是计算机智能方法,其中包括了神经网络和小波分析理论以及模糊集合理论等,计算机智能方法在研发出来短时间内就得到了广泛应用,可见其融合效果是相当不错的。

三、多传感器信息融合的应用

(一)多传感器信息融合在军事领域的应用

为了国家的安宁,每个国家在军事领域都投入了大量的财力、人力及物力,我国也在多传感器信息融合技术方面进行了大量投入,并已获得了较好的成果。英国和美国等多个国家已经研究出来了很多种军用系统,这些系统都具备较好的信息融合功能,英国所研发出来的多传感器信息融合系统就包括了“炮兵智能信息融合系统”以及“机动和控制系统”等。英国研发的“分布数据融合”最巧妙的地方就在于其是使用数据融合技术当中的分布式技术组合而成,而我国的数据融合技术都是采用的集中式数据,所有的信息或者数据都是在一个层次完成的。集中式信息融合系统有一个劣势就是,假如中心节点被破坏或者遭到了攻击,就会给整个多传感器信息融合系统造成损伤,但是分布式信息融合就不会出现这样的情况。所有的运行都是在各个节点上进行的,这样一来,即使某个节点遭到了攻击或者破坏,也不会导致整个系统崩塌。研发这种系统的英国公司已经对这种系统进行了实验并取得圆满成功,该项实验涉及到了八个不同的节点,在这些节点当中采用了组网互联的方式,这个系统可以将节点进行自主布局,如果定位雷达发现了敌人,自主式无人驾驶机就会接收到信息,并且飞往相关区域查看情况,监视雷达可以在地面上进行跟踪,它对指定的目标进行跟踪,就算跟踪的目标没有在视线以内,也可以时刻保持着虚拟跟踪或者虚拟警戒。如果其中某架自主式无人驾驶机飞越了传感器,无人驾驶机也可以把这个传感器引入到原来的网络当中,这一优势是很多系统无法相比的,这样一来,将使多传感器系统中采集到的信息数据更具准确性和安全性。

(二)多传感器信息融合在民事领域的应用

随着经济与社会的不断发展,多传感器信息融合技术已经应用到民用领域,并且在农业领域得到了非常好的应用效果,其主要应用在智能交通和工业机器人的故障诊断以及汽车无人驾驶等方面。在汽车无人驾驶的应用上,多传感器信息融合技术采用控制系统完成了汽车的无人驾驶。这个系统安装了定位系统、惯性传感器、数字地图等多种功能,能够实时控制汽车的行驶方向,并且还能够自动检测出地面地段的形状,同时,该系统还可以对前方的路况、障碍物进行检测,使得无人驾驶汽车更具安全性和稳定性。无人驾驶汽车被研发出来后,不少人怀疑其安全性,但实践证明,应用多传感器信息融合技术的无人驾驶汽车具备足够的安全性。

在多传感器信息融合技术的不断的发展中,虽然系统当中仍存在一定的劣势,相关研究人员也在不断对其进行研发和改良,但多传感器信息融合的应用促进了我国的现代化发展,也为我国军民领域事业发展提供了良好的发展条件,随着相关技术的不断成熟和发展,多传感器信息融合技术必将推动我国更多行业和领域实现更好的发展。






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