一、多传感器信息融合系统简介1、定义及基本原理 、定义及基本原理 2、模型 (1)功能模型 (2)结构模型 3、应用 二、信息融合基础 1、状态估计基础 2、不确定推理方法 一、多传感器信息融合系统简介 随着科学技术的飞速发展 现代战争已发展到在陆 (一)背景 随着科学技术的飞速发展,现代战争已发展到在陆、 海、空、天、电磁五维结构中进行。为了获得最佳的作战 效果 在现代 作战系统中 依靠单传感器提供信息已 效果,在现代作战系统中,依靠单传感器提供信息已 无法满足作战的需要,必须运用多传感器提供观测数据, 实时进行目标发现、优化综合处理,来获取状态估计、目 标属性、行为意图、态势评估、威胁分析和辅助决策等作战信息。为此,从20世纪70年代起,一个新的学科——多 传感器信息融合便迅速地发展起来 并在现代 系统中 传感器信息融合便迅速地发展起来,并在现代系统中 和各种武器平台上得到了广泛的应用。 国外对多传感器信息融合技术的研究起步较早。早在1973年,美国研究机构就在国防部的资助下,开展了声纳信号理解系统的研究。 从那以后 信息融合技术便迅速发展起来 到1999年为止的财政年度 从那以后,信息融合技术便迅速发展起来,到1999年为止的财政年度 中,美国三军总部每年用于信息融合技术研究的费用达一亿美元之多。 巨大的人力、物力和财力的投入,已在1999年科索沃战争,以及近期 的伊拉克战争中发挥了重大的作用 的伊拉克战争中发挥了重大的作用。 国内关于信息融合技术的研究则起步相对较晚。20世纪80年代初, 人们开始从事多目标跟踪技术研究,到了80年代末才开始出现有关多 传感器信息融合技术研究的报道 20世纪90年代初 领域在国内传感器信息融合技术研究的报道。20世纪90年代初,这一领域在国内 才逐渐形成高潮,并一直持续至今。在政府、军方和各种基金部门的 资助下,国内一批高校和研究所开始广泛从事这一技术的研究工作, 出现了一大批理论研究成果。 根据问题的性质,可将信息融合问题分为三类:设计世界、温和 的现实世界和敌对世界。 (1)设计世界 其特点是已知正常或OK状态;可靠、精确的信息源; (1)设计世界,其特点是已知正常或OK状态;可靠、精确的信息源; 固定的数据库;互相协作的系统要素。如工业过程监视、机器人视觉和交 通管制等。 (2)温和的现实世界 其特点是部分已知状态;可靠的信息源但覆 (2)温和的现实世界,其特点是部分已知状态;可靠的信息源但覆 盖范围差;部分可变的数据库;系统不受感觉影响。如气象预报、金融 系统和病人监护等。 (3)敌对现实世界 其特点是 不易确定正常状态 信息源可能不 (3)敌对现实世界,其特点是:不易确定正常状态:信息源可能不 精确、不完整、不可靠,易受干扰;高可变的数据库;感觉可有效地 影响系统;不相互协作的系统要素。如各种军用 、陆海空警戒、目ISR标指示、目标跟踪和导航系统等。 我们主要关心的是敌对现实世界中的信息融合算法及应用,但这 些内容对其他两类融合问题也有重要的参考价值。 (二)定义 目前,要给出多传感器信息融合的一个统一的定义是 非常困难的,这种困难是由所研究的内容的广泛性和多样 非常困难的,这种困难是由所研究的内容的广 性和多样 性带来的,事实上,信息融合已有多种定义,但其实质内 容是基本一致的。这里我们将多传感器信息融合的一般定 概括为 义大致概括为: 利用计算机技术对按时序获得的若干传感器的观测信 息在一定准则下加以自动分析 优化综合以完成所需的决 息在一定准则下加以自动分析、优化综合以完成所需的决 策和估计任务而进行的信息处理过程。 按照这一定义,各种传感器是信息融合的基础,多源 按照 信息是信息融合的加工对象,协调优化和综合处理是信息融合的核心。 (三)基本原理 多传感器信息融合的基本原理就像人脑综合处理信息 的过程一样 它充分地利用多个传感器资源 通过对各种 的过程 样,它充分地利用多个传感器资源,通过对各种 传感器及其观测信息的合理支配与使用,将各种传感器在 空间和时间上的互补与冗余信息依据某种优化准则组合起 来,产生对观测环境的一致性解释和描述。 信息融合的目标是基于各传感器分离观测信息,通过 对信息的优化组合导出更多的有效信息 这是最佳协同作 对信息的优化组合导出更多的有效信息。这是最佳协同作 用的结果,它的最终目的是利用多个传感器共同或联合操 作的优势 来提高整个传感器系统的有效性。 作的优势,来提高整个传感器系统的有效性。 (四)多传感器信息融合模型 信息融合模型可以从功能、结构和数学模型等几方面 来研究和表示 功能模型从融合过程出发 描述信息融合 来研究和表示。