多传感器信息融合及其在农业中的应用

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1、2006年5月农机化研究第5期多传感器信息融合及其在农业中的应用邓巍，丁为民（南京农业大学工学院，南京210031）摘要：多传感器信息融合在现代军事C3I(指挥、控制、通信与情报)系统中，以及许多民事领域得到了广泛应用。为此，在对多传感器信息融合技术进行综述的基础上，介绍了此技术在民事各领域中的研究应用进展，并进一步论述了信息融合技术在推进新的农业科技革命、对“精细农业”技术的发展中的广阔应用前景和深远意义。关键词：自动控制技术；信息融合；应用；多传感器；精细农业中图分类号：TP212；S126文献标识码：A文章编号：1003─188X(2006)05─0164─05务而进行的处理过程。也

2、就是将来自多个传感器或0引言多源的信息进行综合处理，从而得出更为准确、可随着社会的发展和科学技术的进步，人们要面靠的结论。信息融合的另一种称法是数据融合，但对大数量、多维数、种类繁多的信息，并要对这些一般认为信息融合一词更确切、更合理、更具有概信息做出快速、及时地反应。由于微电子技术、集括性，因为信息不仅包括了数据，还包括了信号和成电路及其设计技术、计算机技术、近代信号处理知识。技术和传感器技术的发展，各种面向复杂应用背景1.2信息融合的基本原理的多传感器系统大量涌现。近几年，多传感器信息人是一个最复杂的且自适应性极强的信息融合融合技术MSIF（MultisensorInformation

3、Fusion）系统。多传感器数据融合本是人类和其它生物系统越来越受到人们的普遍关注，频繁地被众多军事和的一个基本功能。人类的各感官，诸如眼、耳、鼻、非军事领域所引用。采用这种方法，即使各个传感四肢、皮肤等就是传感器，通过这些传感器来获取器所提供的信息有一定的误差和不确定性，但通过“数据”（即光、声、味、触觉），加上人的先验知对它们提供的信息进行有效的综合，可以比任何单识，在人脑很强的关联推理下，带有手工辅助和没一传感器获取的信息更可靠、更完整。有辅助的人都能成功地对传感器和源数据进行综合分析，对周围环境和发生的事件做出判断估计。1多传感器信息融合技术概述多传感器信息融合的基本原理类似于人脑

4、综合1.1信息融合的定义处理复杂问题的功能。它把各式各样的传感器提供信息融合不仅是一门理论技术，而且是一种认的信息进行加工、处理，将各种传感器在空间和时识世界的思维方式，是指导人们实际工作的方法论。间上的互补与冗余信息依据某种优化准则组合起目前，信息融合还没有统一的定义，这是由于所研来，以获得人们所期待的、可以直接使用的某些波究的内容的广泛性和多样性造成的。信息融合是针形、数据、图像或结论，即对观测环境的一致性解对多个或多类传感器的系统而产生的一种信息处理释和描述。新方法，又被称作多源关联、多源合成、传感器混1.3信息融合的目的合或多传感器融合。根据文献［1～13］，对信息融多源信息的综合

5、分析、判断、决策是人和其他合的一般定义可大致概括为：利用计算机技术对按生命系统的基本功能，人类感知外部事物，综合推时序获得的若干传感器的观测信息在一定准则下加理、判断是为更准确、更可靠地了解外部世界。与以自动分析、优化综合以完成所需的决策和估计任此相同，信息融合的目的是通过数据组合而不是出现在输入信息中的任何个别元素，推导出更多的信收稿日期：2005-04-14息，得到最佳协同作用的结果，即利用多个传感器作者简介：邓巍（1969-）,女，乌鲁木齐人，副教授，在读博士，(E-mail)njaudwei@126.com。共同或联合操作的优势，提高传感器系统的有效性，通讯作者：丁为民（1957-

6、），男，合肥人，教授，博士生导师。消除单个或少量传感器的局限性。-164-2006年5月农机化研究第5期1.4信息融合的思路现总体优化。多传感器系统是信息融合的“硬件”基础，多综合上述3点，可将数据融合技术的共性思路源信息、协调优化准则是它的加工对象和核心。尽总结于如图2所示中。管在不同问题领域，其加工对象和优化准则各不相（1）（2）[6]同，数据融合却蕴含着深层次的共性环节和思路。多传融合层次信息{}u提炼u信息融合技术必须实现的3大功能：if感器（确定信息协调融合1)传感器管理：它是一项新的综合技术，包括系统管理信息结构ui）空间管理、工作方式管理、时间管理、频谱管理等全面管理，由众多

7、信息需求因素所驱动。它的目的传感器管理（3）（协调内在质量）就在于要充分利用有限的传感器资源，使多传感器系统覆盖尽可能大的搜索空域，以较小的代价、较图2信息融合的设计思路低的误差，提供更准确、更可靠、更精确的决策信1.5信息融合的方法息。它的核心问题是如何选择传感器、传感器工作到目前为止，还没有通用的信息融合方法。目模式和传感器优化策略，以优化系统的整体性能。前发展起来的信息融合方法有加权平均法、贝叶斯数据融合要实现多源