多傳感器信息融合技術(shù)的基本原理就像人的大腦綜合處理信息的過程一樣,將各種傳感器進(jìn)行多層次、多空間的信息互補和優(yōu)化組合處理,最終產(chǎn)生對觀測環(huán)境的一致性解釋。在這個過程中要充分地利用多源數(shù)據(jù)進(jìn)行合理支配與使用,而信息融合的最終目標(biāo)則是基于各傳感器獲得的分離觀測信息,通過對信息多級別、多方面組合導(dǎo)出更多有用信息。這不僅是利用了多個傳感器相互協(xié)同操作的優(yōu)勢,而且也綜合處理了其它信息源的數(shù)據(jù)來提高整個傳感器系統(tǒng)的智能化。多傳感器融合系統(tǒng)具有四個顯著的特點:
1、信息的冗余性:對于環(huán)境的某個特征,可以通過多個傳感器(或者單個傳感器的多個不同時刻)得到它的多份信息,這些信息是冗余的,并且具有不同的可靠性,通過融合處理,可以從中提取出更加準(zhǔn)確和可靠的信息。此外,信息的冗余性可以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性,從而能夠避免因單個傳感器失效而對整個系統(tǒng)所造成的影響。
2、信息的互補性:不同種類的傳感器可以為系統(tǒng)提供不同性質(zhì)的信息,這些信息所描述的對象是不同的環(huán)境特征,它們彼此之間具有互補性。如果定義一個由所有特征構(gòu)成的坐標(biāo)空間,那么每個傳感器所提供的信息只屬于整個空間的一個子空間,和其他傳感器形成的空間相互獨立。
3、信息處理的及時性:各傳感器的處理過程相互獨立,整個處理過程可以采用并行導(dǎo)熱處理機制,從而使系統(tǒng)具有更快的處理速度,提供更加及時的處理結(jié)果。
4、信息處理的低成本性:多個傳感器可以花費更少的代價來得到相當(dāng)于單傳感器所能得到的信息量。另一方面,如果不將單個傳感器所提供的信息用來實現(xiàn)其他功能,單個傳感器的成本和多傳感器的成本之和是相當(dāng)?shù)摹?/p>
信息融合作為對多傳感器信息的綜合處理過程,具有本質(zhì)的復(fù)雜性。在信息融合處理過程中,根據(jù)對原始數(shù)據(jù)處理方法的不同,信息融合系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)主要有三種:集中式、分布式和混合式。
1、集中式:集中式將各傳感器獲得的原始數(shù)據(jù)直接送至中央處理器進(jìn)行融合處理,可以實現(xiàn)實時融合,其數(shù)據(jù)處理的精度高,算法靈活,缺點是對處理器要求高,可靠性較低,數(shù)據(jù)量大,故難于實現(xiàn)。
2、分布式:每個傳感器對獲得的原始數(shù)據(jù)先進(jìn)行局部處理,包括對原始數(shù)據(jù)的預(yù)處理、分類及提取特征信息,并通過各自的決策準(zhǔn)則分別作出決策,然后將結(jié)果送入融合中心進(jìn)行融合以獲得最終的決策。分布式對通信帶寬需求低、計算速度快、可靠性和延續(xù)性好,但跟蹤精度沒有集中式高。
3、混合式:大多情況是把上述二者進(jìn)行不同的組合,形成一種混合式結(jié)構(gòu)。它保留了上述兩類系統(tǒng)的優(yōu)點,但在通信和計算上要付出較昂貴的代價。但是,此類系統(tǒng)也有上述兩類系統(tǒng)難以比擬的優(yōu)勢,在實際場合往往采用此類結(jié)構(gòu)。