多传感器数据融合技术概述-张延龙

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1、总第２２４期舰船电子工程Ｖｏｌ．３３Ｎｏ．２２０１３年第２期ＳｈｉｐＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ４１＊多传感器数据融合技术概述张延龙王俊勇（海军兵种指挥学院广州５１０４３０）摘要多传感器数据融合是指对由多个传感器单元所获取的信息进行综合分析及处理的一种技术，它避免了单传感器的局限性，可以得到更为全面、准确的信息估计。文章主要论述了多传感器数据融合的基本原理、特点与结构、方法及应用，并对多传感器信息融合技术的研究进行了展望。关键词多传感器；数据融合；融合方法中图分类号ＴＰ２１２Ｏｖｅｒｖ

2、ｉｅｗｏｆｔｈｅＭｕｌｔｉ－ｓｅｎｓｏｒＤａｔａＦｕｓｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＺＨＡＮＧＹａｎｌｏｎｇＷＡＮＧＪｕｎｙｏｎｇ（ＮａｖａｌＡｒｍｓＣｏｍｍａｎｄＡｃａｄｅｍｙ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ５１０４３０）ＡｂｓｔｒａｃｔＭｕｌｔｉ－ｓｅｎｓｏｒｄａｔａｆｕｓｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｗｈｉｃｈｍｅａｎｓｔｈｅｓｙｎｔｈｅｓｉｚｉｎｇｏｆｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｂｔａｉｎｅｄｂｙｍｕｌｔｉｐｌｅｓｅｎｓｏｒｓ，ｃａｎａｃｈｉｅｖｅｍｏｒｅｇｅｎｅｒａｌａｎｄｅｘａｃｔｅｓｔｉｍａｔｉｏｎｆｏｒｔ

3、ｈｅｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｔｈａｎｓｉｎｇｌｅｓｅｎｓｏｒ．Ｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔｐａｐｅｒｍａｉｎｌｙｄｉｓｃｕｓｓｅｓｔｈｅｂａｓｉｃｃｏｎｃｅｐｔｉｏｎ，ｃｈａｒａｃｔｅｒ－ｉｓｔｉｃｓ，ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｆｕｓｉｎｇｍｅｔｈｏｄａｎｄｒｅａｌａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｍｕｌｔｉ－ｓｅｎｓｏｒｄａｔａｆｕｓｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｍｏｒｅｏｖｅｒ，ｓｏｍｅｅｘｐｅｃｔａｔｉｏｎｓｆｏｒｔｈｅｍｕｌｔｉ－ｓｅｎｓｏｒｄａｔａｆｕｓｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｒｅｐｒｏｐｏｓｅｄ．ＫｅｙＷｏｒ

4、ｄｓｍｕｌｔｉｐｌｅｓｅｎｓｏｒｓ，ｄａｔａｆｕｓｉｏｎ，ｆｕｓｉｎｇｍｅｔｈｏｄＣｌａｓｓＮｕｍｂｅｒＴＰ２１２理支配和使用，把其在时间或空间上的冗余或互补信息依１引言据某种准则来进行综合，以获得被测对象的一致性解释或数据融合也称为信息融合，是将来自多个传感器或多描述，使该系统由此而获得比它的各组成部分的子集所构［４～５］。具体而言，多传感器数源的信息进行综合处理，从而得出更为全面、准确和可靠的成的系统具备更优越的性能［１］。数据融合出现于２０世纪７０年代，源于当时军事［６～８］：结论据融合基本原

5、理如下领域的Ｃ３Ｉ系统的需要，称为多源相关、多传感器混合数据１）多个不同类型的传感器获取目标的数据；［２］。美国是数据融融合，并于２０世纪８０年代建立其技术２）对输出数据进行特征提取，从而获得特征矢量；合技术起步最早的国家，在随后的十几年时间里各国的研３）对特征矢量进行模式识别，完成各传感器关于目标究开始逐步展开，并相继取得了一些具有重要影响的研究的属性说明；成果。和国外相比，我国在数据融合领域的研究起步较晚。４）将各传感器关于目标的属性说明数据按同一目标海湾战争结束以后，数据融合技术引起国内有关单

6、位和专进行分组，即关联；家的高度重视。一些高校和科研院所相继对数据融合的理５）利用融合算法将每一目标各传感器数据进行合成，［７］。多传感器数据融合的论、系统框架和融合算法展开了大量研究，但基本上处于理得到该目标的一致性解释与描述论研究的层次，在工程化、实用化方面尚未取得有成效的突一般过程如图１所示。［３］。破，许多关键技术问题尚待解决２多传感器数据融合的基本原理多传感器数据融合是人类和其他生物系统中普遍存在的一种基本功能。人类本能地具有将身体上的各种功能器官所探测到的信息与先验知识进行融合的能力，以

7、便对周图１多传感器数据融合的一般过程围的环境和正在发生的事件作出估计。多传感器数据融合由于被测对象多半为具有不同特征的非电量，如压力、的基本原理就像人脑综合处理信息的过程一样，它充分利温度、色彩和灰度等，因此首先要将它们转换成电信号，其用多个传感器资源，通过对这些传感器及其获得信息的合中多传感器的功能是实现信号检测。＊收稿日期：２０１２年８月１３日，修回日期：２０１２年９月２６日作者简介：张延龙，男，硕士研究生，研究方向：海军兵种指挥自动化。王俊勇，男，硕士研究生，研究方向：海军兵种作战指挥理论及应

8、用。４２张延龙等：多传感器数据融合技术概述总第２２４期于联合特征矢量的属性说明。特征层融合是从传感器提供３多传感器数据融合的主要特点的原始数据中进行特征提取，因此，在融合前进现了一定的在各种系统中，靠单一的传感器不能满足对目标、环境数据压缩，有利于实时处理，但由于数据的丢失使其准确性的识别和控制的要求。若对不同传感器采集的数据单独、有所下降。孤立地进行加工，不仅会导致数据处理工作量的剧增，而且３）决策层融合———这是最高层次的融合。在这种方割断了各传感器数据之间的有机