多傳感器多源信息融合理論及應(yīng)用

前言

　　隨著傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)科學(xué)和信息技術(shù)的快速發(fā)展，多渠道的信息獲取、處理和融合成為可能。最早的信息融合系統(tǒng)出現(xiàn)和應(yīng)用于20世紀(jì)70年代的軍事領(lǐng)域。經(jīng)過(guò)幾十年的深入研究和發(fā)展，信息融合技術(shù)已經(jīng)被成功地應(yīng)用于軍事、航天、多目標(biāo)跟蹤和識(shí)別、慣性導(dǎo)航、遙感、機(jī)器人自主導(dǎo)航、醫(yī)學(xué)診斷、工業(yè)工程的監(jiān)控、設(shè)備的故障診斷和環(huán)境監(jiān)測(cè)等眾多軍用和民用領(lǐng)域?！　《嘣葱畔⑷诤希ǘ鄠鞲衅餍畔⑷诤希U(kuò)展了時(shí)間和空間的觀測(cè)范圍，增強(qiáng)了數(shù)據(jù)的可信度和系統(tǒng)的分辨能力，提高了系統(tǒng)的可靠性、描述環(huán)境能力和信息處理速度。因此，世界各國(guó)都十分重視多源信息融合系統(tǒng)的理論研究和應(yīng)用工作，并且已經(jīng)取得了豐富的研究成果。近年來(lái)，作者在國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（60434020、60602049、60805013）、國(guó)家973計(jì)劃項(xiàng)目（2009CB320600）、總裝備部預(yù)先研究項(xiàng)目的資助下，較為深入地開(kāi)展了多源信息融合理論與應(yīng)用的研究，取得的相關(guān)理論研究和應(yīng)用成果構(gòu)成了本書(shū)的主體內(nèi)容?！　∪珪?shū)共分四部分，共11章?！　〉谝徊糠譃樾畔⑷诤系幕靖拍詈突A(chǔ)理論。著重介紹信息融合的概念、模型結(jié)構(gòu)、研究現(xiàn)狀和存在的主要問(wèn)題，概率統(tǒng)計(jì)和線性系統(tǒng)、參數(shù)估計(jì)和濾波理論等基礎(chǔ)知識(shí)，以及常用的傳感器系統(tǒng)特性等。本部分包括第1章～第4章?！　〉诙糠譃槎嘣葱畔⑷诤系幕A(chǔ)理論。針對(duì)多傳感器的采樣特性，提出了幾種同步和異步信息融合算法設(shè)計(jì)思想和實(shí)現(xiàn)流程，并與已有的方法進(jìn)行了比較分析。本部分包括第5章、第6章。　　第三部分為目標(biāo)跟蹤理論。針對(duì)信息融合技術(shù)在目標(biāo)跟蹤中的具體應(yīng)用，系統(tǒng)地給出了多目標(biāo)跟蹤、機(jī)動(dòng)目標(biāo)跟蹤、純方位跟蹤的主要算法及其實(shí)現(xiàn)流程，并對(duì)其中的一些算法進(jìn)行了改進(jìn)。同時(shí)討論了隨機(jī)集理論在信息融合中的應(yīng)用問(wèn)題。本部分包括第7章～第10章。　　第四部分為理論應(yīng)用。以海洋監(jiān)視和過(guò)程監(jiān)控為例，討論了信息融合技術(shù)在軍事和民用方面的應(yīng)用。本部分包括第11章。

內(nèi)容概要

本書(shū)是關(guān)于多傳感器多源信息融合理論與應(yīng)用的一本專著，主要匯集了作者近年來(lái)在多源信息融合基礎(chǔ)理論與方法、目標(biāo)狀態(tài)估計(jì)、隨機(jī)集理論等方面的研究成果，同時(shí)也詳細(xì)介紹了信息融合的相關(guān)基本概念、結(jié)構(gòu)和功能模型、主要研究方法。本書(shū)涉及的理論和方法有多源信息融合系統(tǒng)模型、估計(jì)和濾波理論、信息分類方法、分布式信息融合、異步信息融合、多目標(biāo)跟蹤、機(jī)動(dòng)目標(biāo)跟蹤、純方位跟蹤、隨機(jī)集理論等。另外，為了進(jìn)一步說(shuō)明書(shū)中的相關(guān)算法和模型，最后給出了兩個(gè)信息融合方法的應(yīng)用實(shí)例。    本書(shū)可作為信息科學(xué)專業(yè)研究生和高等院校相關(guān)教師的參考資料，同時(shí)對(duì)從事多源信息融合理論及應(yīng)用技術(shù)研究、開(kāi)發(fā)和應(yīng)用的科技人員也具有一定的參考價(jià)值。

書(shū)籍目錄

前言第1章  多傳感器多源信息融合概述  1．1  信息融合的概念及其優(yōu)點(diǎn)    1．1．1  什么是信息融合    1．1．2 多源多傳感器信息融合的優(yōu)勢(shì)  1．2  多源信息融合的模型    1．2．1  功能模型    1．2．2  結(jié)構(gòu)模型    1．2．3  主要的信息融合技術(shù)和方法  1．3  信息融合的研究現(xiàn)狀和存在的問(wèn)題    1．3．1  多源信息融合的研究現(xiàn)狀    1．3．2  多源信息融合存在的主要問(wèn)題  1．4  信息融合技術(shù)的應(yīng)用  1．5  本書(shū)結(jié)構(gòu)  1．6  結(jié)論  參考文獻(xiàn)第2章  數(shù)學(xué)基礎(chǔ)第3章  參數(shù)估計(jì)與濾波理論第4章  信息類型與傳感器系統(tǒng)第5章  同步采樣系統(tǒng)的分步式信息融合第6章  異步采樣系統(tǒng)的信息融合第7章  多目標(biāo)跟蹤技術(shù)第8章  機(jī)動(dòng)目標(biāo)跟蹤第9章  純方位角定位與跟蹤第10章  隨機(jī)集理論及其在信息融合中的應(yīng)用第11章  信息融合技術(shù)的應(yīng)用實(shí)例

章節(jié)摘錄

　?。?0）對(duì)各種信息源給出的信息的采集、傳輸、綜合、濾波、相關(guān)和合成，以便輔助指戰(zhàn)員進(jìn)行態(tài)勢(shì)／環(huán)境判定、規(guī)劃、探測(cè)、驗(yàn)證與診斷?！　。?1）信息融合是利用多信息源對(duì)目標(biāo)存在、特征、態(tài)勢(shì)和企圖高度綜合處理的過(guò)程。　?。?2）信息融合是為了某一目的對(duì)來(lái)自多源的數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行組合和綜合的處理過(guò)程，以期得到比單一信息源更精確、更可靠的估計(jì)或推理決策?！　。?3）信息融合是一種形式框架，其過(guò)程是用數(shù)學(xué)方法和技術(shù)工具綜合不同源信息，目的是得到高品質(zhì)的有用信息?！案咂焚|(zhì)”的精確定義依賴于應(yīng)用?！　。?4）信息融合主要是指利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行多源信息處理，從而得到可綜合利用信息的理論和方法，其中也包括對(duì)自然界和動(dòng)物大腦進(jìn)行多源信息融合機(jī)理的探索。信息融合研究的關(guān)鍵問(wèn)題就是提出一些理論和方法，對(duì)具有相似和不同特征模式的多源信息進(jìn)行處理，以獲得具有相關(guān)和集成特性的融合信息。研究的重點(diǎn)是特征識(shí)別和算法，這些算法使得多源信息互補(bǔ)集成，改善不確定環(huán)境中的決策過(guò)程，解決把數(shù)據(jù)用于確定共用時(shí)間和空間框架的信息理論問(wèn)題，同時(shí)用來(lái)解決模糊的和矛盾的問(wèn)題。　　顯然，上述信息融合的定義都是從不同側(cè)面說(shuō)明了信息融合的功能和所要達(dá)到的目的。這些定義大體上分為兩類：一是強(qiáng)調(diào)信息融合是一個(gè)信息綜合處理過(guò)程；二是強(qiáng)調(diào)信息融合能實(shí)現(xiàn)的功能和目的。我們認(rèn)為，以上定義沒(méi)有本質(zhì)不同，只有狹義和廣義之分。在實(shí)際應(yīng)用中，沒(méi)有必要受定義本身的桎梏?！　?.1.2 多源多傳感器信息融合的優(yōu)勢(shì)　　從最一般意義上講，多源信息融合是一個(gè)信息綜合處理過(guò)程，用以估計(jì)或預(yù)測(cè)現(xiàn)實(shí)世界中某一方面的狀態(tài)。通常情況下，多源信息融合與單源數(shù)據(jù)相比主要優(yōu)勢(shì)如下?！　。?）增強(qiáng)系統(tǒng)的檢測(cè)性能。通過(guò)融合來(lái)自不同傳感器的信息可以提高系統(tǒng)的檢測(cè)能力。圖1.1.2給出了一個(gè)脈沖雷達(dá)與前視紅外雷達(dá)探測(cè)空中某一目標(biāo)的例子，脈沖雷達(dá)具有較好的距離探測(cè)精度，但方位探測(cè)性能較差，而紅外傳感器具有較好的角度探測(cè)性能，但不能測(cè)量目標(biāo)距離。將兩種傳感器加以組合探測(cè)，則可以得到很好的探測(cè)性能?！　。?）增強(qiáng)系統(tǒng)的可信度。一個(gè)傳感器探測(cè)的結(jié)果可以通過(guò)其他傳感器加以確認(rèn)，提高探測(cè)信息的置信度。

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