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《基于信息融合技術(shù)的多傳感器系統(tǒng)》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、湖南省電工技術(shù)學(xué)會2004學(xué)術(shù)年會論文集基于信息融合技術(shù)的多傳感器系統(tǒng)康中尉羅飛路(國防科技大學(xué)機電工程與自動化學(xué)院湖南長沙410073)摘要本文介紹了使用了多種傳感器技術(shù)，并采用數(shù)據(jù)融合技術(shù)進行指揮控制的船載火炮指揮控制系統(tǒng)的設(shè)計；文中詳盡的論述了各待感器的構(gòu)成及工作原理，并介紹了信息融合技術(shù)及其應(yīng)用。關(guān)鍵詞傳感器信息融合指揮控制近20年來，由于超大規(guī)模集成(VLSI)和超高速集成電路(VHSIC)，高精度數(shù)控機床，計算機輔助設(shè)計和制造，以及其他設(shè)計和生產(chǎn)的改進，傳感器性能的大大提高，各種面向復(fù)雜應(yīng)用背景的軍用或民用
2、多傳感器信息系統(tǒng)也隨之大量涌現(xiàn)。在多傳感器系統(tǒng)中，信息表現(xiàn)形式的多樣性，信息容量以及信息的處理速度等要求，都大大超過了人腦的信息綜合能力，因此出現(xiàn)了信息融合技術(shù)。信息融合技術(shù)亦即多傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù)就是指：利用計算機技術(shù)對按時序獲得的若干傳感器的觀測信息在—定準(zhǔn)則下加以自動分析、綜合以完成所需的決策和估計任務(wù)而進行的信息處理過程。本文將要介紹的多傳感器系統(tǒng)是船載火炮系統(tǒng)，其傳感器包括以下幾個部分：船體位置傳感器、船體姿態(tài)傳感器、火炮姿態(tài)傳感器以及環(huán)境氣象綜合測試傳感器，系統(tǒng)就是將來自以上四個部分的數(shù)據(jù)進行融合，并進行相
3、應(yīng)的處理，以得到火炮所需的實時的射擊諸元信息，最終實現(xiàn)船載火炮的自動射擊。1多傳感器數(shù)據(jù)融合原理介紹多傳感器數(shù)據(jù)融合是人類或其他邏輯系統(tǒng)中常見的基本功能，在某種意義講是指模仿人腦綜合處理復(fù)雜問題。各種傳感器的信息具有不同的特征：實時的或者非實時的，快變的或者緩變的，模糊的或者確定的，相互支持或者相互補償，也可能是互相矛盾或競爭。多傳感器數(shù)據(jù)融合的基本原理就是像人腦綜合處理信息一樣，充分利用多個傳感器資源，通過對這些傳感器及其觀測信息的合理支配和使用，把多個傳感器在空間或時間上的冗余或互32補信息以及某種準(zhǔn)則來進行組合，
4、以獲得被測對象的一致性解釋和描述。數(shù)據(jù)融合的目標(biāo)是通過數(shù)據(jù)組合而不是出現(xiàn)在輸入信息中的任何個別元素，推導(dǎo)出更多的信息，這是最佳協(xié)同作用的結(jié)果，即利用多個傳感器共同或聯(lián)合操作的優(yōu)勢，提高傳感器系統(tǒng)的功能。多傳感器數(shù)據(jù)融合系統(tǒng)較單傳感器信號處理或低層次的多傳感器信號處理方式相比，它是～種在更高層次上模仿人腦功能的系統(tǒng)，能更有效的利用傳感器的資源，與經(jīng)典信號處理方法相比，也有著本質(zhì)的區(qū)別，關(guān)鍵在于它所處理的多傳感器信息具有更復(fù)雜的形式，而且可以在不同的信息層次上出現(xiàn)，這些信息抽象層次包括數(shù)據(jù)層(像素層)、特征層和決策層(證據(jù)
5、層)。數(shù)據(jù)融合系統(tǒng)分為兩類：一類是局部和自各式，收集來自單個平臺上多個傳感器的數(shù)據(jù)，這種類型的融合系統(tǒng)可形成有關(guān)諸如艦艇或戰(zhàn)斗機的信息顯示；一類是全局或區(qū)域融合，它組合和相關(guān)來自空間和時間上各不相同的多平臺多個傳感器的數(shù)據(jù)：本文介紹的系統(tǒng)屬于前一種，各種不同傳感器系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)都是船體平臺的以及在此平臺建立起來的各種數(shù)據(jù)信息。數(shù)據(jù)融合的級別按照數(shù)據(jù)抽象的三個層次分為三級：像素級融合、特征級融合以及決策級融合。像素級融合是直接在采集到的原始數(shù)據(jù)層上進行融合，在各種傳感器的原始數(shù)據(jù)未經(jīng)預(yù)處理之前就進行數(shù)據(jù)的綜合和分析，是最
6、低層次的融合：特征級融合屬于中間層次，它對來自傳感器的原始信息進行特征提取，并對特征信息進行綜合分析和處理；決策級融合是一種高層次融合，結(jié)果為指揮控制決策提供依據(jù)，因此要求必須從具體決策問題的需求出發(fā)，充分利用特征級湖南省電工技術(shù)學(xué)會2004學(xué)術(shù)年會論文集融合所提取的測量對象的各類特征信息，采用適合的融合技術(shù)實現(xiàn)。本文介紹的系統(tǒng)的數(shù)據(jù)融合級別屬于決策級融合，將采集的各種數(shù)據(jù)在決策系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如下所示：層進行融臺，直接為控制指揮提供相應(yīng)的有用信息。2系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)火炮姿態(tài)測量及I火炮姿態(tài)鍘量及II火炮姿卷測量及jI{}
7、n適配量U主控計算機jf總線ji禺禺nj}I綜合觀鍘儀lI接收數(shù)據(jù)II陀螺慣性組合lg竹l觀測平臺l／天GPs衛(wèi)星天線船體姿態(tài)測量系統(tǒng)圈1系統(tǒng)工作原理圖本系統(tǒng)使用了多種傳感器，不同的傳感器為系統(tǒng)提供不同的信息量，其中船體姿態(tài)測量系統(tǒng)利用了GPS以及慣性組合對船體的實時狀態(tài)進行測量，綜合觀捌儀式利用溫度、壓力、速度傳感器等完成對環(huán)境的測量，提供系統(tǒng)的射擊參數(shù)；火炮姿態(tài)測量系統(tǒng)則是利用位移傳感器等測量火炮的轉(zhuǎn)動量，下面再詳盡地論述一下各部分傳感器的構(gòu)成及其工作原理。3系統(tǒng)傳感器構(gòu)成及工作原理3．1船體位置傳感器船體位置傳感
8、器采用的是全球定位系統(tǒng)GPS)，它有兩種定位方式：靜態(tài)定位和動態(tài)定位。靜態(tài)定位是指將接受機靜置于測站上數(shù)分鐘至1小時或更長的時間進行觀測，以確定一個點在WGS一84坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)．或兩個點之間的相對位置，而動態(tài)測量則至少有一臺接收機處于運動狀態(tài)，測定的是個觀測歷元相應(yīng)的運動中的點位。測距碼偽距就是由衛(wèi)星發(fā)射的測距碼到觀測站的傳
