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        多傳感器信息融合及其運(yùn)用

        2019-10-21 12:45:35楊春娣
        科技風(fēng) 2019年8期
        關(guān)鍵詞:多傳感器融合信息

        楊春娣

        摘?要:信息融合是多傳感器應(yīng)用革新的主要方向。本文在了解當(dāng)前社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,明確了多傳感器的特點(diǎn),通過深層探索多傳感器信息融合的內(nèi)容和類型,并提出現(xiàn)階段多傳感器信息融合的具體應(yīng)用,以此為保障社會(huì)安全和提高人們的生活質(zhì)量奠定基礎(chǔ)。

        關(guān)鍵詞:多傳感器;信息;融合;軍事防御

        了解實(shí)踐發(fā)展情況可知,多傳感器信息融合技術(shù)最早出現(xiàn)在二十世紀(jì),其主要是在某種準(zhǔn)則的引導(dǎo)下,通過引用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)傳感器或多元數(shù)據(jù)信息實(shí)施自主研究與整合,以此完成預(yù)期提出的決策與估計(jì)中的信息處理過程。在這一背景下,多傳感器信息融合技術(shù)不僅方便了人們的日常生活與工作,還為我國現(xiàn)代化經(jīng)濟(jì)發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。因此,下面對(duì)多傳感器信息融合及其運(yùn)用進(jìn)行研究。

        1 多傳感器信息融合的內(nèi)容

        從本質(zhì)上講,多傳感器融合并不是單一的“加法”,而是分為以下五方面:其一,融合結(jié)構(gòu)。其是指怎樣為多傳感器融合提出一個(gè)適宜的信息處理形式,最常應(yīng)用的有面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等;其二,控制結(jié)構(gòu)。其是指怎樣管控多傳感器的融合過程。一般情況下要在了解不同應(yīng)用狀態(tài)的基礎(chǔ)上,選擇自適應(yīng)、分布式黑板等方法;其三,選擇傳感器作為多傳感器融合的重點(diǎn)工作,不僅可以為多傳感器系統(tǒng)的運(yùn)行奠定基礎(chǔ),而且可以保障實(shí)踐工作效率,通??梢酝ㄟ^實(shí)時(shí)選擇法與預(yù)選法進(jìn)行操作;其四,通過引用世界模型來儲(chǔ)備與推理已經(jīng)獲取的傳感信息。一般會(huì)先將不同傳感器的數(shù)據(jù)整合為一體,用于高層表示形式,而后融入到世界模型中;其五,融合方法是指計(jì)算數(shù)據(jù)融合的方法,最常引用的有卡爾曼濾波、加權(quán)平均等。[1]

        2 多傳感器信息融合的類型

        2.1 像素層融合

        這種類型屬于最低層次的融合,主要是通過收集傳感器的原始信息層次加以融合,此時(shí)對(duì)并沒有經(jīng)過處理或經(jīng)過簡單處理的信息進(jìn)行整合研究,可以保持更多的戰(zhàn)場信息,但也會(huì)消耗大量時(shí)間進(jìn)行處理,整體實(shí)時(shí)性極差。

        2.2 特征層融合

        這種類型融合的是中間層,但卻具備數(shù)據(jù)層和決策層的優(yōu)勢,因此可以對(duì)從傳感器原始信息中獲取的特征信息加以研究與分析,換句話說每種傳感器從觀測數(shù)據(jù)中獲取具備代表性的特征,可以整合為單一的特征向量,最終再結(jié)合模式識(shí)別進(jìn)行管理。了解實(shí)踐案例分析,這種方法對(duì)通信寬帶的要求很低,但會(huì)因?yàn)閿?shù)據(jù)遺失降低相應(yīng)的準(zhǔn)確性。

        2.3 決策層融合

        這種類型是指每個(gè)傳感器在識(shí)別目標(biāo)后,整合多個(gè)傳感器的識(shí)別結(jié)果。這項(xiàng)工作是在高層次上實(shí)施的,最終結(jié)果可以為指揮控制決策奠定基礎(chǔ)。整合實(shí)踐案例分析可知,決策層融合具備靈活性強(qiáng)、通信寬帶要求低、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)勢。

        3 多傳感器融合應(yīng)用分析

        現(xiàn)階段,在計(jì)算機(jī)、電子及集成電路等技術(shù)持續(xù)革新的背景下,多傳感器信息融合技術(shù)已經(jīng)成為新時(shí)代發(fā)展關(guān)注的焦點(diǎn)內(nèi)容,并在各個(gè)領(lǐng)域中得到了合理引用。下面對(duì)其進(jìn)行深入分析:

        3.1 軍事防御系統(tǒng)

        對(duì)軍事而言,多傳感器信息融合的應(yīng)用歷史非常久遠(yuǎn),不管是國內(nèi)還是國外針對(duì)這項(xiàng)技術(shù)的研究探索都投入了大量的資金與人力,當(dāng)前美、法等國家都已經(jīng)構(gòu)建了上百個(gè)以數(shù)據(jù)融合為核心技術(shù)的軍事防御系統(tǒng)。例如,美國提出的空軍指揮員自動(dòng)情報(bào)保障系統(tǒng)、全源信息分析系統(tǒng)等。而隨著我國科技技術(shù)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,當(dāng)前針對(duì)空—空防御、海上監(jiān)視及地—空防御為一體化的戰(zhàn)略防御系統(tǒng)研究工作也在穩(wěn)步進(jìn)行,并將信息融合看成是國防科技革新的主要方向。[2]

        3.2 醫(yī)療技術(shù)

        對(duì)醫(yī)療工作而言,多傳感器信息融合技術(shù)的引用,不僅可以提高人體結(jié)構(gòu)研究工作水平,還可以為多種疾病的診斷提供有效依據(jù)。例如,癌癥在十年前屬于絕癥,但在現(xiàn)如今的社會(huì)環(huán)境中,受超聲波圖像、醫(yī)學(xué)造影技術(shù)等多類數(shù)據(jù)融合的引導(dǎo)下,醫(yī)生可以更快辨別癌變組織,并提出科學(xué)的診斷。

        3.3 監(jiān)測地球環(huán)境

        在地球環(huán)境監(jiān)測工作中引用多傳感器信息融合技術(shù),不但可以幫助工作人員完善了解各個(gè)區(qū)域的地形地貌,而且有助于判斷其蘊(yùn)含的礦產(chǎn)資源、氣候變化等信息,以此為資源管控、大氣污染等工作提供有效依據(jù),進(jìn)而實(shí)現(xiàn)和諧發(fā)展社會(huì)環(huán)境的目標(biāo)。

        3.4 無人駕駛

        在社會(huì)經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的背景下,多傳感器信息融合技術(shù)開始落實(shí)到與民生有關(guān)的領(lǐng)域當(dāng)中,并獲取了一定成績。以無人汽車為例,在研發(fā)初期很多人都針對(duì)其具備的安全性能提出了疑問,但通過實(shí)踐案例證明,在整合多傳感器信息融合技術(shù)下,引用控制系統(tǒng)就可以完成對(duì)汽車的無人操控。系統(tǒng)通過應(yīng)用數(shù)字地圖、定位系統(tǒng)等功能,可以實(shí)時(shí)控制汽車的運(yùn)行方向,并自主檢測地面地段的形狀,了解汽車運(yùn)行周邊是否存在障礙物,以此保障無人駕駛的汽車具備安全性和有效性。

        3.5 機(jī)器人研究

        了解多傳感器信息融合技術(shù)可知,其作為當(dāng)前科研專家關(guān)注的焦點(diǎn),在整合人工智能、控制理念等內(nèi)容的基礎(chǔ)上,為機(jī)器人在多種環(huán)境下的工作提供了有效的技術(shù)解決方案。隨著二十世紀(jì)五十年代末期世界上第一臺(tái)機(jī)器人的誕生,各個(gè)國家有關(guān)機(jī)器人技術(shù)的研究越來越深入,直到現(xiàn)如今已經(jīng)成為整合多類學(xué)科的綜合性尖端科學(xué)。其中,傳感器作為機(jī)器人研究的重點(diǎn),為了獲取更智能、更優(yōu)越的機(jī)器人,并引導(dǎo)它們?cè)诜墙Y(jié)構(gòu)化的環(huán)境中自主工作,專家在研究機(jī)器人傳感器類型的同時(shí),也開始整合引用多種傳感器獲取的信息數(shù)據(jù)。而多傳感器信息融合通過整合多個(gè)傳感器中的感知數(shù)據(jù),可以獲取更為完善、有效而準(zhǔn)確的信息,這樣不但可以控制收獲信息消耗的成本,而且能保障獲取信息的完善性和有效性。

        4 結(jié)語

        綜上所述,多傳感器信息融合技術(shù)在發(fā)展應(yīng)用中,雖然獲取了優(yōu)異成績,但也展現(xiàn)出了一定缺陷,這就需要有關(guān)專家在整合以往探究經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,加大對(duì)多傳感器信息融合的研發(fā)和改良,以此為我國更多行業(yè)和領(lǐng)域的革新發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

        參考文獻(xiàn):

        [1]王立玲,梁亮,馬東,王洪瑞,劉秀玲.基于多傳感器信息融合的雙足機(jī)器人自主定位[J].中國慣性技術(shù)學(xué)報(bào),2018,26(05):629-634.

        [2]廖文愷.煤礦安全中多傳感器模糊信息融合的應(yīng)用[J].低碳世界,2018(10):30-31.

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