第七章 多传感器信息融合
第七章 多传感器信息融合
人类信息活动的特点 人类的信息活动可以抽象为：获取数据、提取信息、上升为 知识和决策控制等几个阶段。例如，人通过各种感觉器官 (服、耳、鼻、手等)来获取各种数据（如图像、声音、气昧 和触觉等)，然后根据先验知识、经验等对这些数据进行去 伪存真、由表及里的处理过程以提取有用的信息，再将这些 信息上升为新的知识，并基于这些知识做出反应式决策。与 此同时，人还可以根据需要不断调整自已的感官，使得人的 感官对于不同时空范围内发生的物理现象能采用不同的测量 特征来度量、获取和提炼，因此，人的信息活动过程实际上 是一种复杂的自适应反馈控制过程
人类信息活动的特点 人类的信息活动可以抽象为：获取数据、提取信息、上升为 知识和决策控制等几个阶段。例如，人通过各种感觉器官 (服、耳、鼻、手等)来获取各种数据(如图像、声音、气昧 和触觉等)，然后根据先验知识、经验等对这些数据进行去 伪存真、由表及里的处理过程以提取有用的信息，再将这些 信息上升为新的知识，并基于这些知识做出反应式决策。与 此同时，人还可以根据需要不断调整自己的感官，使得人的 感官对于不同时空范围内发生的物理现象能采用不同的测量 特征来度量、获取和提炼，因此，人的信息活动过程实际上 是一种复杂的自适应反馈控制过程
信息活动的特点 为了使系统能够在复杂环境中、在无人干预的条件下正常工 作，就必须使系统具有类似于人的信息处理能力。要达到这 一目的，首先要求系统的传感器能提供足够多和足够好的原 始信息，其次是系统应采用有足够智能的信息处理方法。 系统所使用的传感器类型、性能、数量以及传感器的布置和 组织方法，对于不同目的和不同时空条件都应有一个合理要 求，采用的信息处理技术应该在不同层次实现简化、压缩、 滤波、提取特征、映射、变换、学习和决策等功能，这也是 智能传感器技术所涉及的主要内容
信息活动的特点 为了使系统能够在复杂环境中、在无人干预的条件下正常工 作，就必须使系统具有类似于人的信息处理能力。要达到这 一目的，首先要求系统的传感器能提供足够多和足够好的原 始信息，其次是系统应采用有足够智能的信息处理方法。 系统所使用的传感器类型、性能、数量以及传感器的布置和 组织方法，对于不同目的和不同时空条件都应有一个合理要 求，采用的信息处理技术应该在不同层次实现简化、压缩、 滤波、提取特征、映射、变换、学习和决策等功能，这也是 智能传感器技术所涉及的主要内容
多传感器信息融合 使用多个传感器是否能进一步提高系统的性能？ 回答是肯定的。在过去的十几年里，许多研究人员不仅从理 论上对这个问题进行了研究，而且还通过在不同应用领域建 立实际的多传感器系统：自动目标识别、移动机器人导航、 战场管理中的军事指挥与控制、目标跟踪、飞行器导航以及 工业领域中的装配与状态监测等。 多传感器集成主要体现在以下三种不同形式：同类传感器多 方位测量（如使用两只眼睛）、不同传感器多方位测量（如观 察和触模同一目标)及分布测量（如皮肤上的传感器网络）
多传感器信息融合 使用多个传感器是否能进一步提高系统的性能？ 回答是肯定的。在过去的十几年里，许多研究人员不仅从理 论上对这个问题进行了研究，而且还通过在不同应用领域建 立实际的多传感器系统：自动目标识别、移动机器人导航、 战场管理中的军事指挥与控制、目标跟踪、飞行器导航以及 工业领域中的装配与状态监测等。 多传感器集成主要体现在以下三种不同形式：同类传感器多 方位测量(如使用两只眼睛)、不同传感器多方位测量(如观 察和触模同一目标)及分布测量(如皮肤上的传感器网络)
多传感器集成的作用 用于多传感器信息集成的方法有许多，其中最简洁的方法是 让各个传感器的信息单独输入到系统控制器中。如果每个传 感器所提供的信息反映的是环境中完全不同的方面，那么这 种方法最合适。该方法的主要优点是增大了所传感的环境范 围。 如果传感器所能够传感到的环境内容出现重叠，以及可能出 现消息的冗余、矛盾与相关，甚至出现其中的某个传感器影 响其他传感器的工作，则来自不同传感器的信息就必须在多 种表达层次上实现融合。在这种情况下传感器融合能使系统 获得更高质量的信息，这是任何单独传感器无法做到的
多传感器集成的作用 用于多传感器信息集成的方法有许多，其中最简洁的方法是 让各个传感器的信息单独输入到系统控制器中。如果每个传 感器所提供的信息反映的是环境中完全不同的方面，那么这 种方法最合适。该方法的主要优点是增大了所传感的环境范 围。 如果传感器所能够传感到的环境内容出现重叠，以及可能出 现消息的冗余、矛盾与相关，甚至出现其中的某个传感器影 响其他传感器的工作，则来自不同传感器的信息就必须在多 种表达层次上实现融合。在这种情况下传感器融合能使系统 获得更高质量的信息，这是任何单独传感器无法做到的
多传感器集成结构 虚线表示信息融合过程中有可 系统 能与系统进行信息交互。大多 交互系统信息 数多传感器集成结构的共同之 处在于当信息向上移动时。信 息的表现形式由低级向高级变 换，即在结构的最低一级，原 始数据进入传感器，并转换为 传感器 信号信息。经过一系列信息融 合之后，信号逐渐变为更加抽 象的数字或符号
多传感器集成结构 虚线表示信息融合过程中有可 能与系统进行信息交互。大多 数多传感器集成结构的共同之 处在于当信息向上移动时。信 息的表现形式由低级向高级变 换，即在结构的最低一级，原 始数据进入传感器，并转换为 信号信息。经过一系列信息融 合之后，信号逐渐变为更加抽 象的数字或符号
多传感器集成与融合的优点 提高了信息的可信度 增加了目标特征矢量的维数 降低了获得信息的费用 减少了信息获取的时间 提高了系统的容错能力 提高了整个系统的性能，通过多传感器信息的融合而获得的 对环境或目标状态的最优估计，不低于单传感器系统的性能， 使用多传感器一般总能提高系统的性能
多传感器集成与融合的优点 提高了信息的可信度 增加了目标特征矢量的维数 降低了获得信息的费用 减少了信息获取的时间 提高了系统的容错能力 提高了整个系统的性能，通过多传感器信息的融合而获得的 对环境或目标状态的最优估计，不低于单传感器系统的性能， 使用多传感器一般总能提高系统的性能
传感器信息融合与信号处理 传感器信息融合是否就是多个传感器收集数据的信号处理？ 在传统的信号处理中，一般是将同一类的数据，例如时间序 列数据进行平滑、滤波和预测，或者采用变换的方法在不同 的描述域对信号参数或状态进行估计。 传感器融合技术可对不同类型的数据和信息在不同层次上进 行综合，它处理的不仅仅是数据、还可以是证据和属性等。 所以说传感器融合并不是其它形式的信号处理。而信号处理 可以归属为传感器融合的第一阶段：信号预处理阶段
传感器信息融合与信号处理 传感器信息融合是否就是多个传感器收集数据的信号处理？ 在传统的信号处理中，一般是将同一类的数据，例如时间序 列数据进行平滑、滤波和预测，或者采用变换的方法在不同 的描述域对信号参数或状态进行估计。 传感器融合技术可对不同类型的数据和信息在不同层次上进 行综合，它处理的不仅仅是数据、还可以是证据和属性等。 所以说传感器融合并不是其它形式的信号处理。而信号处理 可以归属为传感器融合的第一阶段：信号预处理阶段
多传感器信息集成方式 传忠特來城 直实梗型 传感处理 系统控制器 融合 符毁 引导 拉级 单独撷作： 戒 茅级 播示 级 传感器配准 传感器选择 传哪器 传忠器 传怎器 横型 棋型 棋型 传感器松制號 传感器1 传悠器？ 传感器π
多传感器信息集成方式
多传感器结构方式：逻辑传感器 逻辑传感器是传感器的抽象定义，可用来提供一种传感器集 成的统一结构。使用逻辑传感器可使多传感器系统既具有可 移植性又具有适应技术变化的能力。 输出特征向量 控制命令 逻辑传感器名 选择器 控制命令 程序] 程序 解释器 逻辑传惑器 逻辑传感器 送逻辑传感器 输人 输人 的命令
多传感器结构方式：逻辑传感器 逻辑传感器是传感器的抽象定义，可用来提供一种传感器集 成的统一结构。使用逻辑传感器可使多传感器系统既具有可 移植性又具有适应技术变化的能力