信息融合技术.ppt

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信息融合技术信息融合技术u概概述述u信息融合的分类和结构信息融合的分类和结构u信息融合的一般方法信息融合的一般方法u信息融合的实例信息融合的实例http:

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/电子技术论坛第一节第一节概概述述融合融合（fusion）的概念开始出现于的概念开始出现于70年代初期，当时称年代初期，当时称之为多源相关、多源合成、多传感器混合或数据融合之为多源相关、多源合成、多传感器混合或数据融合（DataFusion），现在多称之为信息融合，现在多称之为信息融合（InformationFusion）或数据融合。

或数据融合。

融合是指采集并集成各种信息源、多媒体和多格式信融合是指采集并集成各种信息源、多媒体和多格式信息，从而生成完整、准确、及时和有效的综合信息过程。

息，从而生成完整、准确、及时和有效的综合信息过程。

数据融合技术结合多传感器的数据和辅助数据库的相关数据融合技术结合多传感器的数据和辅助数据库的相关信息以获得比单个传感器更精确、更明确的推理结果。

信息以获得比单个传感器更精确、更明确的推理结果。

信息融合是对多种信息的获取、表示及其内在联系进行信息融合是对多种信息的获取、表示及其内在联系进行综合处理和优化的技术。

传感器信息融合技术从多信息综合处理和优化的技术。

传感器信息融合技术从多信息的视角进行处理及综合，得到各种的视角进行处理及综合，得到各种信息的内在联系和信息的内在联系和规律，从而剔除无用的和错误的信息，保留正确的和有规律，从而剔除无用的和错误的信息，保留正确的和有用的成分，最终实现信息的用的成分，最终实现信息的优化优化。

一、概念一、概念http:

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/电子技术论坛定义定义：

将经过集成处理的多传感器信息进行合成，形将经过集成处理的多传感器信息进行合成，形成一种对外部环境或被测对象某一特征的表达方式成一种对外部环境或被测对象某一特征的表达方式。

单一传感器只能获得环境或被测对象的部分信息段，单一传感器只能获得环境或被测对象的部分信息段，而多传感器信息经过融合后能够完善地、准确地反映而多传感器信息经过融合后能够完善地、准确地反映环境的特征环境的特征。

它也为智能信息处理技术的研究提供了它也为智能信息处理技术的研究提供了新的观念。

经过融合的多传感器信息具有以下特征：

新的观念。

经过融合的多传感器信息具有以下特征：

信息的冗余性、互补性、协同性、实时性以及低成本信息的冗余性、互补性、协同性、实时性以及低成本性。

多传感器信息融合与经典信号处理方法之间存在性。

多传感器信息融合与经典信号处理方法之间存在本质的区别，其关键在于信息融合所处理的多传感器本质的区别，其关键在于信息融合所处理的多传感器信息具有更为复杂的形式，而且可以在不同的信息层信息具有更为复杂的形式，而且可以在不同的信息层次上出现。

次上出现。

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/电子技术论坛二、二、国外信息融合技术的发展国外信息融合技术的发展美国国防部三军实验室理事联席会（美国国防部三军实验室理事联席会（JDLJDL）的对信）的对信息融合技术的定义为：

信息融合是一个对从单个息融合技术的定义为：

信息融合是一个对从单个和多个信息源获取的数据和信息进行关联、相关和多个信息源获取的数据和信息进行关联、相关和综合，以获得精确的位置和身份估计，以及对和综合，以获得精确的位置和身份估计，以及对态势和威胁及其重要程度进行全面及时评估的信态势和威胁及其重要程度进行全面及时评估的信息处理过程；该过程是对其估计、评估和额外信息处理过程；该过程是对其估计、评估和额外信息源需求评价的一个持续精练（息源需求评价的一个持续精练（refinementrefinement）过）过程，同时也是信息处理过程不断自我修正的一个程，同时也是信息处理过程不断自我修正的一个过程，以获得结果的改善。

后来，过程，以获得结果的改善。

后来，JDLJDL将该定义修将该定义修正为：

信息融合是指对单个和多个传感器的信息正为：

信息融合是指对单个和多个传感器的信息和数据进行多层次、多方面的处理，包括：

自动和数据进行多层次、多方面的处理，包括：

自动检测、关联、相关、估计和组合检测、关联、相关、估计和组合。

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/电子技术论坛信息融合技术自信息融合技术自19731973年初次提出以后，经历了年初次提出以后，经历了2020世纪世纪8080年代初、年代初、9090年代初和年代初和9090年代末三次研究热年代末三次研究热潮。

各个领域的研究者们都对信息融合技术在所潮。

各个领域的研究者们都对信息融合技术在所研究领域的应用展开了研究，取得了一大批研究研究领域的应用展开了研究，取得了一大批研究成果，并总结出了行之有效的工程实现方法。

美成果，并总结出了行之有效的工程实现方法。

美国在该项技术的研究方面一直处于世界领先地位，国在该项技术的研究方面一直处于世界领先地位，19731973年，在美国国防部资助开发的声纳信号理解年，在美国国防部资助开发的声纳信号理解系统中首次提出了数据融合技术，系统中首次提出了数据融合技术，19881988年，美国年，美国国防部把数据融合技术列为国防部把数据融合技术列为9090年代重点研究开发年代重点研究开发的的2020项关键技术之一。

据统计，项关键技术之一。

据统计，19911991年美国已有年美国已有5454个数据融合系统引入到军用个数据融合系统引入到军用电子电子系统中去，其系统中去，其中中87%87%已有试验样机、试验床或已被应用。

目前已已有试验样机、试验床或已被应用。

目前已进入实用阶段。

进入实用阶段。

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/电子技术论坛应用人工智能技术（专家系统、神经网络等）解应用人工智能技术（专家系统、神经网络等）解决目标识别、战场态势关联与估计处于应用试验决目标识别、战场态势关联与估计处于应用试验阶段；信息融合仿真试验、测试与评估技术目前阶段；信息融合仿真试验、测试与评估技术目前正在向适应联合作战需求的方向发展，效能评估正在向适应联合作战需求的方向发展，效能评估处于建模阶段。

上述技术所形成的信息融合产品处于建模阶段。

上述技术所形成的信息融合产品已装备在某些战术、战略系统中。

如已装备在某些战术、战略系统中。

如全球网络全球网络中心监视与瞄准中心监视与瞄准（GNCSTGNCST）系统是美国空军的新）系统是美国空军的新型情报信息融合处理系统，该系统对信息源几乎型情报信息融合处理系统，该系统对信息源几乎没有限制，可接收无人机（没有限制，可接收无人机（UAVUAV）、）、E-8CE-8C、RC-135RC-135等平台上光电、合成孔径雷达、信号情报侦察装等平台上光电、合成孔径雷达、信号情报侦察装置等各种传感器的近实时信息，将它们消化处理置等各种传感器的近实时信息，将它们消化处理成对作战官兵有用的信息，并以很快的速度和很成对作战官兵有用的信息，并以很快的速度和很高的精度发送给用户。

高的精度发送给用户。

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/电子技术论坛英国英国BAEBAE系统公司还开发一种被称作系统公司还开发一种被称作分布式数据融合分布式数据融合（DecentralizedDataFusionDecentralizedDataFusion，DDFDDF）的信息融合新技术。

这）的信息融合新技术。

这项技术的独特之处在于它采用的是分布式数据融合技术，而传项技术的独特之处在于它采用的是分布式数据融合技术，而传统的数据融合都是集中式的，即所有的信息在一个中心节点完统的数据融合都是集中式的，即所有的信息在一个中心节点完成综合和融合。

这样，一旦中心节点遭到攻击，就会破坏整个成综合和融合。

这样，一旦中心节点遭到攻击，就会破坏整个系统。

但采用系统。

但采用DDFDDF技术的系统就不存在这样的问题，因为综合技术的系统就不存在这样的问题，因为综合和融合是在网络中的任何节点上进行的。

若一个节点脱离网络，和融合是在网络中的任何节点上进行的。

若一个节点脱离网络，其他部分仍会继续工作并共享、综合和融合信息。

其他部分仍会继续工作并共享、综合和融合信息。

BAEBAE系统公司已成功验证了将地面和空中的分散的传感器组系统公司已成功验证了将地面和空中的分散的传感器组网互联并融合其信息的技术。

使传感器网络中的全部数据都被网互联并融合其信息的技术。

使传感器网络中的全部数据都被实时地综合和融合到了一幅单一的作战空间态势图中。

该公司实时地综合和融合到了一幅单一的作战空间态势图中。

该公司在试验中成功在在试验中成功在88个节点之间进行了组网互联，这个节点之间进行了组网互联，这88个节点包括个节点包括22架自主式架自主式UAVUAV、11台战场监视雷达、台战场监视雷达、11台武器定位雷达、台武器定位雷达、22名带名带有电子式双眼望远镜及掌上有电子式双眼望远镜及掌上电脑电脑的士兵和的士兵和22名乘坐吉普车在试名乘坐吉普车在试验场上机动的士兵。

整个网络可以动态地进行重新布局。

一旦验场上机动的士兵。

整个网络可以动态地进行重新布局。

一旦武器定位雷达检测到武器定位雷达检测到敌敌火炮开火，自主式火炮开火，自主式UAVUAV可立刻得到可立刻得到相关信息，并迅速飞往有关区域进行调查；战场侦察雷达可跟相关信息，并迅速飞往有关区域进行调查；战场侦察雷达可跟踪地面机动目标，即使该目标离开了视线，该雷达仍可对目标踪地面机动目标，即使该目标离开了视线，该雷达仍可对目标保持保持虚拟跟踪虚拟跟踪或或虚拟警戒虚拟警戒；一旦某架；一旦某架UAVUAV飞越了一个飞越了一个不同的传感器，它将把该传感器引入这个网络，从而使单一态不同的传感器，它将把该传感器引入这个网络，从而使单一态势图中的信息更为完备和准确。

势图中的信息更为完备和准确。

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/电子技术论坛三、信息融合的关键技术三、信息融合的关键技术数据融合是一种多层次、多方位的处理过程，需要对多种数据融合是一种多层次、多方位的处理过程，需要对多种来源数据进行检测、相关和综合以进行更精确的态势评估。

来源数据进行检测、相关和综合以进行更精确的态势评估。

数据（或信息）融合系统的根本目标是将传感器得到的数数据（或信息）融合系统的根本目标是将传感器得到的数据（如信号、图像、数量和矢量信息等）、人的输入信息据（如信号、图像、数量和矢量信息等）、人的输入信息以及已有的原始信息转化成关于某种状态和威胁的知识。

以及已有的原始信息转化成关于某种状态和威胁的知识。

多传感器数据融合通过信号处理技术、图像处理技术、模多传感器数据融合通过信号处理技术、图像处理技术、模式识别技术、估计技术以及自动推理技术等多种技术提高式识别技术、估计技术以及自动推理技术等多种技术提高状态感知能力。

该技术广泛用于自动目标识别、敌状态感知能力。

该技术广泛用于自动目标识别、敌/我我/中中立方识别（立方识别（IFFNIFFN）处理以及自动状态评估等应用领域，相）处理以及自动状态评估等应用领域，相关的关键技术有：

关的关键技术有：

多目标跟踪的信息融合技术多目标跟踪的信息融合技术多假定跟踪和相关技术多假定跟踪和相关技术随机数据关连虑波（随机数据关连虑波（PDAFPDAF）技术）技术交互式复合建模交互式复合建模（IMM）（IMM）技术技术目标机动信息处理技术（自适自噪声模型等）目标机动信息处理技术（自适自噪声模型等）非线性滤波技术非线性滤波技术融合结构技术（集中式结构与分布式融合结构技术（集中式结构与分布式结构）结构）相似传感器融合技术（结构、算法和方法）相似传感器融合技术（结构、算法和方法）不不相似的传感器融合技术相似的传感器融合技术传感器对准技术（包括各种类型传感器对准技术（包括各种类型的对准难题及其解决技术）的对准难题及其解决技术）特征融合技术（识别特征融合技术（识别/分类、分类、证明推算、专家系统、神经网络、模糊逻辑、贝斯网络等）证明推算、专家系统、神经网络、模糊逻辑、贝斯网络等）http:

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/电子技术论坛四、意义及应用四、意义及应用信息融合技术的实现和发