多源信息融合理论与技术发展.ppt

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1、多源信息融合多源信息融合目录目录一、多源信息融合的一般概念与定义一、多源信息融合的一般概念与定义 二、信息融合的社会需求二、信息融合的社会需求三、信息融合系统的模型和结构三、信息融合系统的模型和结构四、多源信息融合主要技术和方法四、多源信息融合主要技术和方法 五、发展起源、现状与未来五、发展起源、现状与未来 自然界异类多传感信息融合自然界异类多传感信息融合演绎活动演绎活动大脑大脑记忆记忆先验知识先验知识规则规则推理能力推理能力眼睛眼睛耳朵耳朵舌头舌头鼻子鼻子手手 自然界同类多传感信息融合自然界同类多传感信息融合u左目和右目的视觉传感器分别获取二维图象信息，经大脑融合后产生立体图象信息u左耳和右

2、耳的听觉传感器分别获取一维声音信息，经大脑融合后产生立体声音信息u大脑对图象信息和声音信息进一步融合后产生新的认知结果大脑：信息融合中心左耳声音传感器右耳声音传感器左目图象传感器右目图象传感器对象自然界多传感信息融合的本质自然界多传感信息融合的本质自然界中人和动物感知客观对象，不是单纯依靠一种感自然界中人和动物感知客观对象，不是单纯依靠一种感官，而是多个感官的综合。人类的视觉、听觉、触觉、嗅觉官，而是多个感官的综合。人类的视觉、听觉、触觉、嗅觉和味觉，实际上是通过不同感官获取客观对象的不同信息，和味觉，实际上是通过不同感官获取客观对象的不同信息，然后由大脑对这些信息进行交融，得到一种综合的感知

3、信息。然后由大脑对这些信息进行交融，得到一种综合的感知信息。这种把多个感官信息进行交融的过程就是多源信息融合。千这种把多个感官信息进行交融的过程就是多源信息融合。千古流传的瞎子摸象的故事，就是因为缺少视觉信息，瞎子们古流传的瞎子摸象的故事，就是因为缺少视觉信息，瞎子们的大脑对不完全信息进行融合的结果，难以避免地产生了对的大脑对不完全信息进行融合的结果，难以避免地产生了对大象认知的偏差。大象认知的偏差。信息融合的定义一信息融合的定义一信息融合就是由多种信息源如传感器、数据库、知识信息融合就是由多种信息源如传感器、数据库、知识库和人类本身获取有关信息，并进行滤波、相关、和集成，库和人类本身获取有关

4、信息，并进行滤波、相关、和集成，从而形成一个表示构架，这种构架适合于获得有关决策，从而形成一个表示构架，这种构架适合于获得有关决策，如对信息的解释，达到系统目标（例如识别、跟踪或态势如对信息的解释，达到系统目标（例如识别、跟踪或态势评估），传感器管理和系统控制等。（评估），传感器管理和系统控制等。（W.A. Sander） 信息融合的定义二信息融合的定义二信息融合就是一个过程，处理由单个或多个信息源获信息融合就是一个过程，处理由单个或多个信息源获得的数据或信息，进行关联、相关和组合，从而提高位置得的数据或信息，进行关联、相关和组合，从而提高位置和特性估计的精度，以及完成对态势和威胁及其重要性的

5、和特性估计的精度，以及完成对态势和威胁及其重要性的适时评估。这种过程是根据对估计和评估的不断精练，对适时评估。这种过程是根据对估计和评估的不断精练，对增加信息源的评判，以及对过程本身的修正来表征的，从增加信息源的评判，以及对过程本身的修正来表征的，从而达到改善结果的目的。而达到改善结果的目的。 信息融合的定义三信息融合的定义三目前所研究的多传感信息融合，主要是指利用计算机进目前所研究的多传感信息融合，主要是指利用计算机进行多源信息处理，从而得到可综合利用信息的理论和方法，其行多源信息处理，从而得到可综合利用信息的理论和方法，其中也包含对自然界人和动物大脑进行多传感信息融合机理的探中也包含对自然

6、界人和动物大脑进行多传感信息融合机理的探索。其关键问题，就是提出一种理论和方法，对具有相似或不索。其关键问题，就是提出一种理论和方法，对具有相似或不同特征模式的多源信息进行处理，以获得具有相关和集成特性同特征模式的多源信息进行处理，以获得具有相关和集成特性的融合信息。研究的重点是特征识别和算法，这些算法导致多的融合信息。研究的重点是特征识别和算法，这些算法导致多传感信息的互补集成，改善不确定环境中的决策过程，解决把传感信息的互补集成，改善不确定环境中的决策过程，解决把数据用于确定共用时间和空间框架的信息理论问题，同时用来数据用于确定共用时间和空间框架的信息理论问题，同时用来解决模糊的和矛盾的问

7、题。解决模糊的和矛盾的问题。 二、信息融合发展的社会需求二、信息融合发展的社会需求p 空中目标侦察与预警空中目标侦察与预警p 智能交通与智能车辆智能交通与智能车辆p目标识别与身份认证目标识别与身份认证p 机器人机器人p 图像融合与图像重构图像融合与图像重构p 智能传感与智能控制智能传感与智能控制空中目标侦察与预警空中目标侦察与预警促进多传感信息融合理论发展的主要动因之一是现代战促进多传感信息融合理论发展的主要动因之一是现代战争的迫切需要。由于现代武器系统具有机动性高、隐蔽性好、争的迫切需要。由于现代武器系统具有机动性高、隐蔽性好、电子对抗性能强等特征，用于侦察和跟踪敌方目标的预警系电子对抗性能

8、强等特征，用于侦察和跟踪敌方目标的预警系统必须采用雷达、红外、视频、音频等多传感检测，同时联统必须采用雷达、红外、视频、音频等多传感检测，同时联络各个检测点的不同数据进行融合，着重研究的问题包括可络各个检测点的不同数据进行融合，着重研究的问题包括可靠准确的目标获取、跟踪、身份识别、智能处理、后勤计划、靠准确的目标获取、跟踪、身份识别、智能处理、后勤计划、维修计划、指挥与控制等。尤其是针对敌方巡航导弹和飞机维修计划、指挥与控制等。尤其是针对敌方巡航导弹和飞机低空飞行的现代空中预警系统通常由雷达、通信、导航、指低空飞行的现代空中预警系统通常由雷达、通信、导航、指挥控制、敌我识别、数据处理和电子对抗

9、等设备构成，具有挥控制、敌我识别、数据处理和电子对抗等设备构成，具有搜索、监视、跟踪和指挥攻击等多种功能。采用信息融合技搜索、监视、跟踪和指挥攻击等多种功能。采用信息融合技术，以达到精确目标获取、识别和跟踪的目的术，以达到精确目标获取、识别和跟踪的目的 。空中目标侦察与预警空中目标侦察与预警网络联系的现代战场网络联系的现代战场现代战争提供一切获现代战争提供一切获取信息的手段，包括取信息的手段，包括雷达、红外摄象机、雷达、红外摄象机、光学摄象机、通信设光学摄象机、通信设施、计算机网络等，施、计算机网络等，并对所获取的信息进并对所获取的信息进行融合，以得到最佳行融合，以得到最佳可利用信息。手持式可

10、利用信息。手持式入网计算机是十分理入网计算机是十分理想的工具。想的工具。空中目标侦察与预警空中目标侦察与预警全场景预警全场景预警美国国防部的一份研究美国国防部的一份研究报告认为，报告认为， 按照现代战按照现代战争的概念，必须在战场争的概念，必须在战场上按正确时间向战士提上按正确时间向战士提供正确信息，包括各种供正确信息，包括各种传感信息和由之产生的传感信息和由之产生的融合信息。融合信息。 实时图象 微观气象移动目标 集成信息物理模型 动态数据库微型传感器无线通信下一代因特网空中目标侦察与预警空中目标侦察与预警现代战争中的现代战争中的机敏传感网络机敏传感网络适应范围适应范围: 城市街巷城市街巷,

11、 地铁、地铁、下水道下水道, 困难的农困难的农村地域村地域, 浓雾地区浓雾地区, 跟踪慢目标和快跟踪慢目标和快目标目标, 快速反应快速反应空中目标侦察与预警空中目标侦察与预警 1-1-目标跟踪雷达目标跟踪雷达2-2-导弹导引雷达导弹导引雷达3-3-计算机计算机4-4-导弹发射架导弹发射架 只有正确估计目标未来的运动轨迹，才有可能正确击中目标；只有正确估计目标未来的运动轨迹，才有可能正确击中目标； 过去总是假定目标作匀速直线运动，这对于相对低机动的飞机等目标运过去总是假定目标作匀速直线运动，这对于相对低机动的飞机等目标运动是正确的，但对于巡航导弹之类的高机动运动目标，这一假设将完全无动是正确的，

12、但对于巡航导弹之类的高机动运动目标，这一假设将完全无效；效； 目标的运动方程一般太目标的运动方程一般太复杂（用上百个状态变复杂（用上百个状态变量的非线性微分方程描量的非线性微分方程描述），而目标的控制行述），而目标的控制行为不确定，估计难度极为不确定，估计难度极大；大； 双方可能有对抗行为，双方可能有对抗行为，相互规避；相互规避； 现代战争的群攻群防改现代战争的群攻群防改变了战场以往作战的模变了战场以往作战的模式，使得多目标运动状式，使得多目标运动状态估计成为新的问题。态估计成为新的问题。目标跟踪目标跟踪空中目标侦察与预警空中目标侦察与预警空中拦截是现代空中拦截是现代战争的又一特点，战争的又一

13、特点，其关键技术是对其关键技术是对敌方目标运动轨敌方目标运动轨迹的精确估计，迹的精确估计，其次才是精确控其次才是精确控制我方攻击武器制我方攻击武器的运动过程，达的运动过程，达到拦截的目的；到拦截的目的； 由于敌方目标运动的高速和高度机动性，空中拦截无异于由于敌方目标运动的高速和高度机动性，空中拦截无异于“针尖对麦芒针尖对麦芒”； 对于洲际导弹而言，对敌方目标的搜索、发现、识别和跟踪对于洲际导弹而言，对敌方目标的搜索、发现、识别和跟踪具有更大的困难；具有更大的困难； 电子对抗的强干扰，使得目标的发现和跟踪变得更加复杂。电子对抗的强干扰，使得目标的发现和跟踪变得更加复杂。空中目标拦截空中目标拦截智

14、能交通与智能车辆智能交通与智能车辆车辆自动导航车辆自动导航促进信息融合理论发展的另一个重要因素是现代民促进信息融合理论发展的另一个重要因素是现代民用高科技发展的需求。繁忙复杂的现代城市交通和用高科技发展的需求。繁忙复杂的现代城市交通和快速便捷的高速公路，以及未来将要出现的自动车快速便捷的高速公路，以及未来将要出现的自动车辆系统（辆系统（AVS），均要求建立智能交通系统（），均要求建立智能交通系统（ATS）进行智能监测和控制，同样要求对车辆运行进行交进行智能监测和控制，同样要求对车辆运行进行交通监视和跟踪，更需要多传感信息融合。未来自动通监视和跟踪，更需要多传感信息融合。未来自动车辆系统异类传感

15、器包括视频传感器、激光扫描仪车辆系统异类传感器包括视频传感器、激光扫描仪和雷达传感器等，融合的目的在于把目标输入到路和雷达传感器等，融合的目的在于把目标输入到路径规划与制导系统中去。径规划与制导系统中去。 智能交通与智能车辆智能交通与智能车辆日本的车辆驾驶支持系统日本的车辆驾驶支持系统智能交通与智能车辆智能交通与智能车辆智能交通系统中的多传感智能交通系统中的多传感智能交通与智能车辆智能交通与智能车辆未来的智能交通系统未来的智能交通系统智能交通与智能车辆智能交通与智能车辆DEMO 无人驾无人驾驶车辆驶车辆的多传感信的多传感信息融合，传感器包息融合，传感器包括：括：p声音传感器声音传感器p立体摄像

16、机立体摄像机p彩色彩色CCD摄像机摄像机p背部摄像机背部摄像机p激光雷达激光雷达p检测雷达检测雷达智能交通与智能车辆智能交通与智能车辆自动车辆自动车辆前激光扫描仪前激光扫描仪三光束激光扫描仪三光束激光扫描仪车辆制导系统的信息融合车辆制导系统的信息融合智能交通与智能车辆智能交通与智能车辆碰撞报警与规避系统碰撞报警与规避系统该系统的多传感包括：该系统的多传感包括：l 计算机视觉计算机视觉l 声纳声纳IR扫描仪扫描仪l 多多CPU网络网络l 音频与视频监测报警音频与视频监测报警器器l 节流变形与制动冲击节流变形与制动冲击 l 激光雷达与激光雷达与MMW雷雷达达目标识别与身份认证目标识别与身份认证现代战争还要求现代战争还要求空中侦察与预警系空中侦察与预警系统能对敌方目标进统能对敌方目标进行识别，以便有针行识别，以便有针对性进行攻防；而对性进行攻防；而现代身份认证系统现代身份认证系统也要求能对人或物也要求能对人或物进行识别和辨认。进行识别和辨认。这些都需要多传感这些都需要多传感信息融合技术的支信息融合技术的支持。持。目标识别与身份认证目标识别与身份认证0102030 4000 3500 3000