第三讲数据融合的关键技术.ppt

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第三讲第三讲数据融合的关键技术数据融合的关键技术NUST自动化学院自动化学院主要内容主要内容11、数据融合的主要技术、数据融合的主要技术22、传感器组成及描述、传感器组成及描述33、数据融合的重要性和潜在能力数据融合的重要性和潜在能力44、数据融合系统的应用、数据融合系统的应用智能信息处理技术智能信息处理技术2NUST自动化学院自动化学院3.13.1数据融合的主要技术数据融合的主要技术11、数据转换、数据转换22、数据相关、数据相关33、数据库、数据库33、融合推理、融合推理智能信息处理技术智能信息处理技术3NUST自动化学院自动化学院11、数据转换、数据转换多传感器输出的数据形式、环境描述等各不一多传感器输出的数据形式、环境描述等各不一样，信息处理的首要任务，是把这些数据转换成相样，信息处理的首要任务，是把这些数据转换成相同的形式和描述，然后进行相关处理。

同的形式和描述，然后进行相关处理。

智能信息处理技术智能信息处理技术4NUST自动化学院自动化学院数据转换的内容：

数据转换的内容：

1）1）转换不同层次的信息转换不同层次的信息;2）2）转换对环境或目标的描述的不同与相似处转换对环境或目标的描述的不同与相似处;3）3）对同一层次信息，也存在不同的描述；对同一层次信息，也存在不同的描述；4）4）数据融合存在时间性与空间性，要用到坐标数据融合存在时间性与空间性，要用到坐标变换。

坐标变换的非线性带来的误差直接影响数据变换。

坐标变换的非线性带来的误差直接影响数据的质量和时空校准，影响融合处理的质量。

的质量和时空校准，影响融合处理的质量。

智能信息处理技术智能信息处理技术5NUST自动化学院自动化学院22、数据相关技术、数据相关技术数据相关的核心问题：

数据相关的核心问题：

克服传感器测量的不精确性和干扰引起的相关克服传感器测量的不精确性和干扰引起的相关二义性，保持数据的一致性。

二义性，保持数据的一致性。

因此，控制和降低相关计算的复杂性，开发相因此，控制和降低相关计算的复杂性，开发相关处理、融合处理和系统模拟的算法与模型是数据关处理、融合处理和系统模拟的算法与模型是数据处理的一项关键技术。

处理的一项关键技术。

智能信息处理技术智能信息处理技术6NUST自动化学院自动化学院33、态势数据库、态势数据库分类：

分类：

实时数据库和非实时数据库。

实时数据库和非实时数据库。

实时数据库的作用：

实时数据库的作用：

把当前各传感器的观测结果及时提供给融合中把当前各传感器的观测结果及时提供给融合中心，提供融合计算所需各种其他数据。

心，提供融合计算所需各种其他数据。

同时也存贮融合处理的最终态势同时也存贮融合处理的最终态势/决策分析结果决策分析结果和中间结果。

和中间结果。

智能信息处理技术智能信息处理技术7NUST自动化学院自动化学院非实时数据库：

非实时数据库：

存储各传感器的历史数据、有关目标和环境的存储各传感器的历史数据、有关目标和环境的辅助信息以及融合计算的历史信息。

态势数据库要辅助信息以及融合计算的历史信息。

态势数据库要求容量大、搜索快、开放互联性好，且具有良好的求容量大、搜索快、开放互联性好，且具有良好的用户接口。

用户接口。

开发更有效的数据模型、新的有效查找和搜索开发更有效的数据模型、新的有效查找和搜索机制以及分布式多媒体数据库管理系统，是数据融机制以及分布式多媒体数据库管理系统，是数据融合系统需要解决的重要问题。

合系统需要解决的重要问题。

智能信息处理技术智能信息处理技术8NUST自动化学院自动化学院44、融合计算、融合计算1）1）对多传感器的相关观测结果验证、分析、补对多传感器的相关观测结果验证、分析、补充、取舍、修改和状态跟踪估计。

充、取舍、修改和状态跟踪估计。

2）2）对新发现的不相关观测结果进行分析和综对新发现的不相关观测结果进行分析和综合。

合。

3）3）生成综合态势，实时地根据多传感器观测结生成综合态势，实时地根据多传感器观测结果通过数据融合计算，对综合态势进行修改。

果通过数据融合计算，对综合态势进行修改。

4）4）态势决策分析。

态势决策分析。

智能信息处理技术智能信息处理技术9NUST自动化学院自动化学院数据融合系统的主要研究内容数据融合系统的主要研究内容针对复杂的环境和目标变动，在难以获得先验针对复杂的环境和目标变动，在难以获得先验知识的前提下，建立具有良好稳健性和自适应能力知识的前提下，建立具有良好稳健性和自适应能力的目标机动与环境模型。

的目标机动与环境模型。

以最简单的融合计算方法达到融合系统要求，以最简单的融合计算方法达到融合系统要求，是任何数据融合系统主要研究内容。

是任何数据融合系统主要研究内容。

智能信息处理技术智能信息处理技术10NUST自动化学院自动化学院3.23.2传感器组成及描述传感器组成及描述数据融合系统的输入分量：

数据融合系统的输入分量：

（1）

（1）传感器的观测数据传感器的观测数据（主要信息源）（主要信息源）；

（2）

（2）操纵员或用户输入的数据或命令；操纵员或用户输入的数据或命令；（3）（3）来自数据库的先验数据。

来自数据库的先验数据。

智能信息处理技术智能信息处理技术11NUST自动化学院自动化学院11、传感器的组成、传感器的组成智能信息处理技术智能信息处理技术12NUST自动化学院自动化学院功能上传感器主要分七个单元：

功能上传感器主要分七个单元：

能量发射单元能量发射单元能量接收单元能量接收单元传感器引导与控制单元传感器引导与控制单元信号调节单元信号调节单元信号处理单元信号处理单元数据处理单元数据处理单元信息输出单元信息输出单元智能信息处理技术智能信息处理技术13NUST自动化学院自动化学院发射单元和接收单元：

发射单元和接收单元：

天线、发射机和接收机天线、发射机和接收机信号调节单元：

信号调节单元：

变频、放大、检波和变频、放大、检波和AADD变换，变换，把一种信号形式变成另一种信号形式，不改变它把一种信号形式变成另一种信号形式，不改变它所含信息内容。

对信号的幅度进行放大，提取出所含信息内容。

对信号的幅度进行放大，提取出包含有用信息的低频分量，便于后续处理。

包含有用信息的低频分量，便于后续处理。

智能信息处理技术智能信息处理技术14NUST自动化学院自动化学院信号处理单元：

信号处理单元：

抑制杂波、噪声与干扰，提取有用信号。

包括抑制杂波、噪声与干扰，提取有用信号。

包括门限设置、检测、变换、滤波、存储等。

信号处门限设置、检测、变换、滤波、存储等。

信号处理后的信噪比会有较大的提高。

处理后的信号可理后的信噪比会有较大的提高。

处理后的信号可直接输出，也可送到后级继续进行处理。

直接输出，也可送到后级继续进行处理。

数据和图像处理及判决单元：

数据和图像处理及判决单元：

完成特征提取、图像处理、跟踪、识别、分类，完成特征提取、图像处理、跟踪、识别、分类，把观测数据变成身份说明。

把观测数据变成身份说明。

智能信息处理技术智能信息处理技术15NUST自动化学院自动化学院信息输出单元：

信息输出单元：

包括数据缓存、坐标变换、数据包括数据缓存、坐标变换、数据单位转换、单位转换、DDAA变换、平滑、滤波等。

变换、平滑、滤波等。

输出可以是数据，也可以是图像。

可以是时域信输出可以是数据，也可以是图像。

可以是时域信号或频域信号，也可以是目标测量位置向量或目号或频域信号，也可以是目标测量位置向量或目标预测位置向量，还可以是目标的身份描述数据、标预测位置向量，还可以是目标的身份描述数据、传感器状态信息和环境信息等。

传感器状态信息和环境信息等。

智能信息处理技术智能信息处理技术16NUST自动化学院自动化学院22、传感器特征描述、传感器特征描述主要参数：

主要参数：

探测性能、空间与时间分辨率、空间覆盖范围、探测性能、空间与时间分辨率、空间覆盖范围、探测与跟踪模式、目标复现率、测量精度、测量探测与跟踪模式、目标复现率、测量精度、测量维数、硬软数据报告、检测与航迹报告。

维数、硬软数据报告、检测与航迹报告。

智能信息处理技术智能信息处理技术17NUST自动化学院自动化学院1）1）探测性能探测性能在指定噪声背景，给定虚警概率，已知信噪比情在指定噪声背景，给定虚警概率，已知信噪比情况下的检测概率来表示的。

与此对应的是探测距况下的检测概率来表示的。

与此对应的是探测距离，指在一定的发现概率下的距离。

离，指在一定的发现概率下的距离。

2）2）空间时间分辨率空间时间分辨率在时间和空间上区分两个或多个目标的能力。

在时间和空间上区分两个或多个目标的能力。

3）3）空间覆盖范围空间覆盖范围传感器所覆盖的空间体积。

传感器所覆盖的空间体积。

智能信息处理技术智能信息处理技术18NUST自动化学院自动化学院5）5）目标复现率目标复现率一个已知目标由传感器反复测量而发现的速率。

一个已知目标由传感器反复测量而发现的速率。

6）6）测量精度测量精度传感器测量目标坐标、频率等参数时精确程度。

传感器测量目标坐标、频率等参数时精确程度。

7）7）测量维数测量维数传感器对目标测量时测量的变量数目，如距离、传感器对目标测量时测量的变量数目，如距离、方位、高度、速度等。

方位、高度、速度等。

智能信息处理技术智能信息处理技术19NUST自动化学院自动化学院33、传感器管理、传感器管理目的：

充分利用有限传感器资源，使传感器系统目的：

充分利用有限传感器资源，使传感器系统覆盖尽覆盖尽可能大的搜索空域可能大的搜索空域，以，以较小的代价较小的代价、较低较低的虚警概率的虚警概率和和较高的发现概率较高的发现概率发现目标，以较高发现目标，以较高的精度实现对多目标的正确跟踪，以较高的可信的精度实现对多目标的正确跟踪，以较高的可信度实现对目标的识别，为指挥员提供更准确、更度实现对目标的识别，为指挥员提供更准确、更可靠、更精确的决策信息可靠、更精确的决策信息传感器管理的核心问题是如何传感器管理的核心问题是如何选择传感器、传感选择传感器、传感器工作模式和传感器优化策略器工作模式和传感器优化策略，以优化系统的整，以优化系统的整体性能。

体性能。

智能信息处理技术智能信息处理技术20NUST自动化学院自动化学院主要内容：

主要内容：

11）空间管理）空间管理22）工作方式管理）工作方式管理33）时间管理）时间管理44）频谱管理）频谱管理智能信息处理技术智能信息处理技术21NUST自动化学院自动化学院1）1）空间管理空间管理传感器系统中，大部分传感器不是全向工作的，传感器系统中，大部分传感器不是全向工作的，并且传感器之间是非同步的；并且传感器之间是非同步的；这就要求对所有的传感器进行管理和工作任务的这就要求对所有的传感器进行管理和工作任务的分配，以保证对整个空域的覆盖、航迹的连续性分配，以保证对整个空域的覆盖、航迹的连续性和跟踪的可靠性。

和跟踪的可靠性。

智能信息处理技术智能信息处理技术22NUST自动化学院自动化学院2）2）时间管理时间管理多传感器系统可能由多种多样的传感器组成的，多传感器系统可能由多种多样的传感器组成的，每个传感器都有不同的任务，即有不同分工。

每个传感器都有不同的任务，即有不同分工。

根据不同的任务和不同的观测对象，可能在某一根据不同的任务和不同的观测对象，可能在某一时刻，只需要某些传感器工作，或只需要某些方时刻，只需要某些传感器工作，或只需要某些方向上传感器工作。

向上传感器工作。

因此可以根据事件出现的顺序，选用不同的传感因此可以根据事件出现的顺序，选用不同的传感器组合，按一定的时间顺序进行统一管理。

器组合，按一定的时间顺序进行统一管理。

智能信息处理技术智能信息处理技术23NUST自动化学院自动化学院实实际际系系统统要要求求在在限限定定的的条条件件下下，对对周周围围环环境境进进行行理解，以便作出正确的决策和反应。

理解，以便作出正确的决策和反应。

过过程程中中的的许许多多问问题题，如如对对环环境境的的描描述述、模模型型建建立立、特特征征的的提提取取、目目标标识识别别、推推理理机机制制、视视觉觉理理解解系系统统的的体体系系结结构构等等都都没没有有得得到到很很好好解解决决。

因因此此研