多传感器集成与控制系统设计 共20页PPT资料
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智能传感器及系统集成
智能传感器的功能特点
1、具有逻辑思维与判断、信息处理功能，可对 检测数值进行分析、修正和误差补偿，提高测量 精度。
2、具有自诊断、自校准功能，提高了可靠性。
3、组态功能可以实现多传感器多参数复合测 量，扩大了检测使用范围。
用户可以选择需要的组态。包括检测范围，可编程通/ 断延时，选组计数器，常开/常闭，分辨率选择等。可 使同一类型的传感器工作在最佳状态，并且能在不同 场合从事不同的工作。
2、体形结构腐蚀加工 腐蚀加工有化学腐蚀和离子刻蚀技术两大类。
✓ 化学腐蚀是应用腐蚀剂腐蚀，腐蚀剂有各向同性和各 向异性两种，改变腐蚀剂中氧化剂、去除剂和稀释剂 的成分可以调整腐蚀速率、选择性和表面腐蚀条件。 各向异性腐蚀可形成三维结构。
✓ 离子刻蚀是在真空腔内进行。采用等离子定向刻蚀， 将硅片放在交流电源驱动的电极上，并置于充有含氟 里昂气体的化学反应等离子体中进行。
智能传感器主要由敏感元件、微处理器 及相关电路组成。
智能传感器的原理框图如下
传
信
输
微
通
感
号
入
处
讯
元
调
接
理
接
件
理
口
器
口
微处理器是智能传感器的智能核心，承担了数据收集、数据 存储、数据处理、系统校准、系统补偿等大量硬件难以完成 的工作，从而大大降低了传感器的制造难度，提高了传感器 的性能，降低了成本，提高了传感器的可靠性。
3、查表法
通过计算或实验得到检测值和被检测值的关系， 然后按一定规律把数据排成表格，存入内存单 元。微处理器根据检测的大小查表。
三、数字滤波
1、算术平均滤波
计算连续N个点的采样值的算术平均值作为滤 波器的输出.
传感器ppt课件
汽车电子
总结词
传感器在汽车电子中发挥重要作用，提高车 辆安全性能和驾驶体验。
详细描述
现代汽车中，传感器被广泛应用于发动机控 制、底盘控制、车身控制等系统中。通过使 用传感器，车辆可以实现燃油喷射、点火时 刻控制、刹车防抱死等复杂的功能。同时， 传感器还为驾驶者提供诸如车速、转速、水 温等实时信息，帮助驾驶者更好地掌握车辆
将传感器输出的信号通过数据采集系统进行 采集，并将其转换为计算机能够处理的数字 信号。
数据处理
采集到的数字信号需要进行数据处理，包括 数据分析和处理、数据存储和检索等，以便 得到有用的信息和结果。
04
传感器在自动化中的应用
工业自动化
要点一
总结词
传感器在工业自动化中应用广泛，提高生产效率和产品质 量。
05
传感器的发展趋势与挑战
新材料与新技术的应用
纳米材料
随着纳米材料的发展，传感器正朝着纳米级精度和灵 敏度的方向发展，提高传感器的响应速度和准确性。
新型传感器材料
新型传感器材料如碳纳米管、石墨烯等具有优异的物理 、化学性能，为传感器设计提供了更多的选择和可能性 。
智能化与微型化趋势
智能化
智能化传感器能够通过算法和数据处理技术对感知数据进行处理、分析和解释，提高传感器输出的准确性和可靠 性。
压电式传感器
总结词
高精度、响应快、适合动态测量
详细描述
压电式传感器利用压电效应原理，通过检测压电材料的电压变化来检测物理量，如压力、加速度等。 由于其具有高精度、响应快、适合动态测量等优点，因此在振动、冲击、噪声等测量领域得到广泛应 用。
磁性传感器
总结词
高灵敏度、宽测量范围、易于实现小型化和集成化
多传感器融合
Chapter 7 多传感器融合
Outline
引言 多传感器信息融合基础理论 多传感器后融合技术 多传感器前融合技术 本章小结
引言
必然性
不同车载传感器的原理、功能各异，不同传感器在不同的场景下发挥着各自优势，其获 取的信息各不相同，不能相互替代。由于每个传感器的差异，仅通过增加单一传感器数量并 不能从根本上解决问题。实现自动驾驶，就需要多个传感器相互配合，共同构成自动驾驶汽 车的感知系统。
Low-level融合
特征级融合指在提取所采 集数据包含的特征向量之 后融合。特征向量用来体 现所监测物理量的属性， 在面向检测对象特征的融 合中，这些特征信息是指 采集图像中的目标或特别 区域，如边缘、人物、建 筑或车辆等信息，其结构 如右图所示。
Low-level融合
根据融合内容，特征级融合又分为目标状态信息融合和目 标特性融合两大类。其中，前者是先进行数据配准，以实 现对状态和参数相关估计，更加适用于目标追踪。后者是 借用传统模式识别技术，在特征预处理的前提下进行分类 组合。
AVOD
AVOD是一种融合激光雷达点云数据以及RGB图像信息的3D 目标检测算法，与MV3D不同的是，它的输入只有激光雷达 生成的BEV（Bird's Eye View) Map和相机采集的RGB图像， 舍弃了激光雷达FV（Front View)和BEV中的密度特征（ Intensity Feature），其网络结构如图所示。
Low-level融合
Low-level融合体系结构是一种较 低信息层次上的融合，是集中式 融合结构。集中式融合结构将各 传感器获得的原始数据直接送到 数据融合中心，进行数据对准、 数据关联、预测等，在传感器端 不需要任何处理，可以实现实时 融合，其结构示意图如右图所示 。
Outline
引言 多传感器信息融合基础理论 多传感器后融合技术 多传感器前融合技术 本章小结
引言
必然性
不同车载传感器的原理、功能各异，不同传感器在不同的场景下发挥着各自优势，其获 取的信息各不相同，不能相互替代。由于每个传感器的差异，仅通过增加单一传感器数量并 不能从根本上解决问题。实现自动驾驶，就需要多个传感器相互配合，共同构成自动驾驶汽 车的感知系统。
Low-level融合
特征级融合指在提取所采 集数据包含的特征向量之 后融合。特征向量用来体 现所监测物理量的属性， 在面向检测对象特征的融 合中，这些特征信息是指 采集图像中的目标或特别 区域，如边缘、人物、建 筑或车辆等信息，其结构 如右图所示。
Low-level融合
根据融合内容，特征级融合又分为目标状态信息融合和目 标特性融合两大类。其中，前者是先进行数据配准，以实 现对状态和参数相关估计，更加适用于目标追踪。后者是 借用传统模式识别技术，在特征预处理的前提下进行分类 组合。
AVOD
AVOD是一种融合激光雷达点云数据以及RGB图像信息的3D 目标检测算法，与MV3D不同的是，它的输入只有激光雷达 生成的BEV（Bird's Eye View) Map和相机采集的RGB图像， 舍弃了激光雷达FV（Front View)和BEV中的密度特征（ Intensity Feature），其网络结构如图所示。
Low-level融合
Low-level融合体系结构是一种较 低信息层次上的融合，是集中式 融合结构。集中式融合结构将各 传感器获得的原始数据直接送到 数据融合中心，进行数据对准、 数据关联、预测等，在传感器端 不需要任何处理，可以实现实时 融合，其结构示意图如右图所示 。
传感器原理及应用ppt课件
图1-3 传感器的重复性
ppt课件
24
（3）重复性 重复性表示传感器在输入量按同一方向作全量
程连续多次变动时所得到的特性曲线的不一致程 度，如图1-3所示，用公 式表示为
x
mmax ymax
100%
（1-5）
式中，⊿mmax取⊿ m1、 ⊿ m2中最大的计算，ymax为满 量程输出值。
传感器输出特性的不重复性主要是由传感器的机械
定的规律转换成可用输出信号的器件或装置。通常由
对被测量敏感的元件和转换元件组成，其中敏感元件
是指传感器中能直接感受或响应被测量的部分，如应
变式压力传感器中的弹性膜片，就是敏感元件；转换
元件是指传感器中能将敏感元件感受或响应到的被测
量转换成适于传输或测量的电信号（电压、电流）部
分，如电阻应变片就是转换元件。
要，传感器必须向小型化、微型化方向发展，以便减小体积 和质量。
4. 向多功能化方向发展 传感器多功能化也是传感器今后发展的一个重要方向，
在一块集成传感器上综合多个传感器的功能，可以同时测量 多个被测量，它可以借助于敏感元件中的不同物理结构或化 学物质及其不同的表征方式，用单独一个传感器系统来同时 实现多种传感器的功能。
组成网络直接通信，实现数据的实施发布、共享，以 及网络控制器对节点的控制操作。另外，通过 Internet网，传感器与用户之间可异地交换信息，厂 商能直接与异地用户交流，能及时完成传感器故障诊 断，指导用户维修或交换新仪器改进的数据，软件升 级等工作。另外，在微机电技术、自组织网络技术、 低功耗射频通信技术及低功耗微型计算机技术的共同 促进下，传感器朝微型化和网络化的方向迅速发展， 产生了无线传感器网络。
ppt课件
17
集成化传感器和微系统课件
土壤监测
集成化传感器和微系统用于检测土壤中的 重金属、农药残留等有害物质，为土地治 理和农业可持续发展提供支持。
医疗领域的应用
总结词
精准医疗、改善生活质量
药物管理
通过集成化传感器和微系统，实现药物的精准投放和管理， 提高治疗效果并降低药物浪费。
生理参数监测
集成化传感器和微系统用于实时监测患者的体温、血压、 血糖等生理参数，为医生提供准确数据以便及时诊断和治 疗。
集成化传感器和微系统课件
• 集成化传感器和微系统概述 • 集成化传感器的技术原理 • 微系统的技术原理 • 集成化传感器和微系统的设计与实现 • 集成化传感器和微系统的挑战与解决方案 • 集成化传感器和微系统的应用案例
01
集成化传感器和微系统概述
定义与特点
定义
集成化传感器和微系统是指将传感器、 微电子器件、信号处理电路等集成在 一块芯片上，实现传感器的小型化、 智能化和多功能化。
集成化传感器和微系统的硬件实现
制造敏感元件
根据设计，制造传感器的 敏感元件，如热敏电阻、 光敏电阻等。
制造信号处理电路
制造用于放大、滤波、模 数转换等功能的信号处理 电路。
封装与测试
将敏感元件和信号处理电 路集成到一个微系统中， 并进行性能测试和校准。
集成化传感器和微系统的软件实现
开发数据采集程序
利用微系统传感器监测空气质量、水质、土 壤成分等环境参数。
医疗诊断
利用微系统传感器检测生物分子、细胞等生 物样本，实现早期诊断和治疗。
智能控制
利用微系统传感器和执行器实现智能控制， 如智能家居、智能交通等。
军事应用
利用微系统传感器和执行器实现军事设备的 微型化和智能化。
集成化传感器和微系统用于检测土壤中的 重金属、农药残留等有害物质，为土地治 理和农业可持续发展提供支持。
医疗领域的应用
总结词
精准医疗、改善生活质量
药物管理
通过集成化传感器和微系统，实现药物的精准投放和管理， 提高治疗效果并降低药物浪费。
生理参数监测
集成化传感器和微系统用于实时监测患者的体温、血压、 血糖等生理参数，为医生提供准确数据以便及时诊断和治 疗。
集成化传感器和微系统课件
• 集成化传感器和微系统概述 • 集成化传感器的技术原理 • 微系统的技术原理 • 集成化传感器和微系统的设计与实现 • 集成化传感器和微系统的挑战与解决方案 • 集成化传感器和微系统的应用案例
01
集成化传感器和微系统概述
定义与特点
定义
集成化传感器和微系统是指将传感器、 微电子器件、信号处理电路等集成在 一块芯片上，实现传感器的小型化、 智能化和多功能化。
集成化传感器和微系统的硬件实现
制造敏感元件
根据设计，制造传感器的 敏感元件，如热敏电阻、 光敏电阻等。
制造信号处理电路
制造用于放大、滤波、模 数转换等功能的信号处理 电路。
封装与测试
将敏感元件和信号处理电 路集成到一个微系统中， 并进行性能测试和校准。
集成化传感器和微系统的软件实现
开发数据采集程序
利用微系统传感器监测空气质量、水质、土 壤成分等环境参数。
医疗诊断
利用微系统传感器检测生物分子、细胞等生 物样本，实现早期诊断和治疗。
智能控制
利用微系统传感器和执行器实现智能控制， 如智能家居、智能交通等。
军事应用
利用微系统传感器和执行器实现军事设备的 微型化和智能化。
传感器原理及应用PPT课件(共8单元)第7章 智能传感器
应满足
yx
y0
x xR
( yR
y0 )
（7-5）
智能传感器采用模型方法进行自诊断。
图7-9 智能传感器自诊断流程
智能传感器应用案例
7.3.1 智能传感器在智能窗户中的应用
智能窗户是智能家居的一个重要组成部分，在防盗、通 风、采光和防跌落等方面都有着重要的作用。
它的主要功能包括：利用雨滴传感器检测是否有雨；利 用光敏传感器检测光线强度；通过红外检测功能，判断是否 有异物；手动、自动开（关）窗户功能。
智能窗户一般是由单片机、智能传感器、执行结构和报 警电路组成的。
智能传感器是智能窗户采集环境数据的核心器件，常用 的传感器包括雨滴传感器、红外传感器和限位开关等。
图7-10 智能窗户硬件电路
智能雨滴传感器它主要用于检测是否下雨及雨 量的大小。
智能雨滴传感器是混合结构的智能传感器，雨 滴传感器和信号调理电路通过串行线连接。
（a）
（b）
（c）
图7-5 A/D转换芯片
（a）ADC0809芯片 （b）AD9220芯片 （c）ADS1015芯片
7.2.2 智能传感器的软件设计
智能传感器的软件部分可分为系统软件和应用软件两种。系统软件一般由微处理器 厂家提供；而应用软件则是面向用户的程序，
在智能传感器中，软件的最主要功能是完成数据处理任务，其主要内容包括标度变 换、非线性校正及误差的自校准、自诊断和自补偿等。
在智能传感器校零过程中，多路选择开关首先接通零点标准值（ x0 0 ），此时的
输出 y0 a0 ；然后，多路选择开关接通标准值 xR （标定），此时的标定输出 yR 为
yR y0 a1xR
（7-3）
即
a1
传感器技术与系统(李川等)PPT模板
13.2 温度
13.5 密度
13.3 压力
13.6 物位
第三篇应 用
第13章热工参量
01
13.7黏 度
02
参考文 献
第三篇应 用
第14章电磁参量
14.1 引言
14.4电磁 兼容性
14.2电 学单位
14.5磁 学单位
14.3 电参量
14.6 电磁场
第三篇应用
第14章电磁参量
01
14.7光学
02
14.8电离辐射
9.4纳 米操作
9.2纳米 科学与技
术
9.5纳米 传感器
9.3纳米 测量技术
参考文 献
第二篇系 统
第10章智能传感器
10.1 引言
10.4模糊 传感器
10.2数 据处理
10.5智能 变送器
10.3智能 信息处理
10.6虚 拟仪器
第二篇系统
第10章智能传感器
10.7软测 量
10.8多传 感器的数
据融合
05 第三篇应用
第三篇应用
第12章机械参量 第13章热工参量 第14章电磁参量 第15章化学参量 第16章物联网中的传感器技术与 系统
第三篇应 用
第12章机械参量
12.1 引言
12.2几何 量与运动
量
12.3 力学量
12.4 声学量
参考文 献
第三篇应 用
第13章热工参量
13.1 引言
13.4流量 和流速
第3章半导体传感器
3.8陶瓷传感 器
1
2
3
3.7生化敏半 导体传感器
参考文献
第一篇原理
第4章光纤传感器
06
多传感器信息融合技术ppt课件
3
多传感器信息融合的特点
(1)提高了信息的可信度。(2)增加了目标特征 矢量的维数。(3)降低了获得信息的费用。(4) 减少了信息获取的时间。(5)提高了系统的容 错能力。(6)提高了整个系统的性能
4
二、多传感器信息融合层次
(一）、多传感器信息融合的融合层次 （二）、多传感器信息融合的融合结构
信息的数据融合是对多源数据进行多级处理，每一级处 理都代表了对原始数据的不同程度的抽象化，它包括对数据 的检测、关联、估计和组合等处理。信息融合按其在传感器 信息处理层次中的抽象程度，可以分为三个层次：像素层融 合、特征层融合及决策层融合。 根据信息融合处理方式的不同，可以将多传感器信息融 合的拓扑结构分为集中型、分散型、混合型、反馈型等。
多传感器信息融合技 术
1
主 要 内 容
一、概念 二、多传感器信息融合层次
三、主要方法
四、研究方向
五、信息融合方法的实际应用
2
一、概念
多传感器信息融合，又称多源信息融合，是用于包含多个或多类传感 器或信息源的系统的一种信息处理方法。Walz将多源信息融合定义为：通过 对多个传感器产生的数据或信息进行检测、组合估计、关联等多级操作，从 而得到关于观测环境或目标的精确状态、身份估计以及完整、及时的态势评 估的过程。 多传感器数据融合基本原理如下：
7
3决策层融合 指在每个传感器对目标做出识别后，将多个传感器的识别 结果进行融合。这一层融合是在高层次上进行的，融合的结果 为指挥控制决策提供依据。决策层融合的优点是：具有很高的 灵活性，系统对信息传输带宽要求较低；能有效地融合反映环 境或目标各个侧面的不同类型信息，具有很强的容错性；通信 容量小，抗干扰能力强；对传感器的依赖性小，传感器可以是 异质的；融合中心处理代价低。
多传感器信息融合的特点
(1)提高了信息的可信度。(2)增加了目标特征 矢量的维数。(3)降低了获得信息的费用。(4) 减少了信息获取的时间。(5)提高了系统的容 错能力。(6)提高了整个系统的性能
4
二、多传感器信息融合层次
(一）、多传感器信息融合的融合层次 （二）、多传感器信息融合的融合结构
信息的数据融合是对多源数据进行多级处理，每一级处 理都代表了对原始数据的不同程度的抽象化，它包括对数据 的检测、关联、估计和组合等处理。信息融合按其在传感器 信息处理层次中的抽象程度，可以分为三个层次：像素层融 合、特征层融合及决策层融合。 根据信息融合处理方式的不同，可以将多传感器信息融 合的拓扑结构分为集中型、分散型、混合型、反馈型等。
多传感器信息融合技 术
1
主 要 内 容
一、概念 二、多传感器信息融合层次
三、主要方法
四、研究方向
五、信息融合方法的实际应用
2
一、概念
多传感器信息融合，又称多源信息融合，是用于包含多个或多类传感 器或信息源的系统的一种信息处理方法。Walz将多源信息融合定义为：通过 对多个传感器产生的数据或信息进行检测、组合估计、关联等多级操作，从 而得到关于观测环境或目标的精确状态、身份估计以及完整、及时的态势评 估的过程。 多传感器数据融合基本原理如下：
7
3决策层融合 指在每个传感器对目标做出识别后，将多个传感器的识别 结果进行融合。这一层融合是在高层次上进行的，融合的结果 为指挥控制决策提供依据。决策层融合的优点是：具有很高的 灵活性，系统对信息传输带宽要求较低；能有效地融合反映环 境或目标各个侧面的不同类型信息，具有很强的容错性；通信 容量小，抗干扰能力强；对传感器的依赖性小，传感器可以是 异质的；融合中心处理代价低。
2024版智能传感器PPT课件
远程医疗
通过智能传感器采集患者的生理数据并远程传输给医生，实现远程 诊断和治疗，提高医疗服务的便捷性和效率。
19
环境保护领域应用
2024/1/26
空气质量监测
智能传感器可以实时监测空气中的PM2.5、甲醛等有害物质的含 量，为环境保护和治理提供依据。
水质监测
利用智能传感器监测水体中的PH值、溶解氧、重金属等参数， 保障水资源的安全和可持续利用。
23
无线通信与网络技术融合
01
无线通信技术
采用蓝牙、Wi-Fi、ZigBee等无线通信技术，实现传感器与终端设备的
无线通信。
02
物联网技术
将智能传感器与物联网技术相结合，实源自传感器数据的远程传输和监控。2024/1/26
03
云计算与大数据处理
利用云计算和大数据处理技术，对海量传感器数据进行存储、分析和挖
9
数据处理与接口技术
数据处理定义
指对经过信号调理电路处理后的模拟信号或数字信 号进行采集、转换、存储、传输等处理的过程。
接口技术定义
指智能传感器与外部设备或系统之间进行数据交换 的接口标准和协议。
2024/1/26
数据处理技术
包括模拟/数字转换技术、数据压缩技术、数据传输 技术等，以实现数据的准确获取和高效处理。
发展历程
从传统的模拟传感器到数字化传感器， 再到智能传感器的演变过程。
2024/1/26
4
工作原理及分类
工作原理
智能传感器通过敏感元件将被测物理量转换为电信号，经过信号调理电路进行放大、滤波等处理，再经由 A/D转换器将模拟信号转换为数字信号，最后由微处理器进行数据处理和输出。
分类
根据测量对象的不同，智能传感器可分为温度、压力、流量、位移、加速度等多种类型。
通过智能传感器采集患者的生理数据并远程传输给医生，实现远程 诊断和治疗，提高医疗服务的便捷性和效率。
19
环境保护领域应用
2024/1/26
空气质量监测
智能传感器可以实时监测空气中的PM2.5、甲醛等有害物质的含 量，为环境保护和治理提供依据。
水质监测
利用智能传感器监测水体中的PH值、溶解氧、重金属等参数， 保障水资源的安全和可持续利用。
23
无线通信与网络技术融合
01
无线通信技术
采用蓝牙、Wi-Fi、ZigBee等无线通信技术，实现传感器与终端设备的
无线通信。
02
物联网技术
将智能传感器与物联网技术相结合，实源自传感器数据的远程传输和监控。2024/1/26
03
云计算与大数据处理
利用云计算和大数据处理技术，对海量传感器数据进行存储、分析和挖
9
数据处理与接口技术
数据处理定义
指对经过信号调理电路处理后的模拟信号或数字信 号进行采集、转换、存储、传输等处理的过程。
接口技术定义
指智能传感器与外部设备或系统之间进行数据交换 的接口标准和协议。
2024/1/26
数据处理技术
包括模拟/数字转换技术、数据压缩技术、数据传输 技术等，以实现数据的准确获取和高效处理。
发展历程
从传统的模拟传感器到数字化传感器， 再到智能传感器的演变过程。
2024/1/26
4
工作原理及分类
工作原理
智能传感器通过敏感元件将被测物理量转换为电信号，经过信号调理电路进行放大、滤波等处理，再经由 A/D转换器将模拟信号转换为数字信号，最后由微处理器进行数据处理和输出。
分类
根据测量对象的不同，智能传感器可分为温度、压力、流量、位移、加速度等多种类型。
传感器课件全套课件
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图库
0.3 传感器的发展动向
当前传感器技术的主要发展动向：
开展基础研究，发现新现象，开发传感器的 新材料和新工艺，实现传感器的集成化与智能化。 发现新现象 开发新材料 采用微细加工技术 研究多功能集成传感器 智能化传感器 新一代航天传感器研究 仿生传感器研究
授课学时分配（学时）
0传感器与检测技术概念（2） 1传感器的特性（2） 2电阻式传感器（4） 3电感式传感器（4） 4电容式传感器（4） 5磁电式传感器（4） 6压电式传感器（2） 7光电式传感器（8） 8热电式传感器（4） 9核辐射传感器（2） 10智能传感器（8） 11传感器的标定（2） 12传感器可靠性技术（2） 13检测技术基础（4） 14多传感器信息融合技术（2） 15现代检测技术（2） 16传感器习题答案（6） 17传感器实验（8）
客观世界的一切物质都以不同形式不断地运 动着。运动着的物质是以一定的能量或状态表现 出来的，这就是信号。人们为了认识物质世界， 就必须寻找表征物质运动的各种信号以及信号与 物质运动的关系。这就是检测的任务。 在工业生产这个领域内 在科学研究领域内 在现代人们的日常生活中
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图库
第０章 本章要点
ma/k
转换 电路
电量 v•ma/kL
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图库
0.1 传感器的组成与分类
传、速度传感器、温度传感 器、压力传感器等 按工作原理分类:应变式、电容式、电感式、压电式、 热电式等 按物理现象分类:结构型传感器、特性型传感器 按能量关系分类:能量转换型传感器、能量控制传感 器 按输出信号分类:模拟式传感器、数字式传感器
多传感器信息融合ppt课件
7
•定义2
利用计算机技术对按时序获得的若干传感器
的观测信息在一定准则下加以自动分析，优
化综合以完成所需的决策和估计任务而进行 的信息处理过程。实体状 态进行估计和预报的过程。������
•…….
8
自然界中同类多传感信息融合
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； 左耳和右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；
1
国外研究 信息融合的关键技术 信息融合原理 信息融合层次 信息融合框架 信息融合方法 应用背景 存在的问题
2
• 信息融合 (information fusion)起初被称为数
据融合 (data fusion)，起源于1973年美国国 防部资助开发的声纳信号处理系统。
• 20世纪80年代，为了满足军事领域中作战
得成效。这些领域主要包括:机器人和智能 仪器系统、智能制造系统、战场任务与无 人驾驶飞机、航天应用、目标检测与跟踪、 图像分析与理解、惯性导航、模式识别等 领域。
6
定义1（美国国防部定义：[1991] ） 信息融合是一种多层次、多方面的处理过程, 包括对多源数据进行自动化的检测、互联、 相关、估计和组合处理（automatic detection, association, correlation, estimation, and combination），从而提高状态和身份估计的 精度，以及对战场态势和威胁的重要程度进 行有效的评价。
9
自 然 界 异 类 多 传 感 信 息 融 合
10
①扩展空间和时间覆盖范围；
（利用互补信息，improve observability ）
②改进探测性能；
•定义2
利用计算机技术对按时序获得的若干传感器
的观测信息在一定准则下加以自动分析，优
化综合以完成所需的决策和估计任务而进行 的信息处理过程。实体状 态进行估计和预报的过程。������
•…….
8
自然界中同类多传感信息融合
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； 左耳和右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；
1
国外研究 信息融合的关键技术 信息融合原理 信息融合层次 信息融合框架 信息融合方法 应用背景 存在的问题
2
• 信息融合 (information fusion)起初被称为数
据融合 (data fusion)，起源于1973年美国国 防部资助开发的声纳信号处理系统。
• 20世纪80年代，为了满足军事领域中作战
得成效。这些领域主要包括:机器人和智能 仪器系统、智能制造系统、战场任务与无 人驾驶飞机、航天应用、目标检测与跟踪、 图像分析与理解、惯性导航、模式识别等 领域。
6
定义1（美国国防部定义：[1991] ） 信息融合是一种多层次、多方面的处理过程, 包括对多源数据进行自动化的检测、互联、 相关、估计和组合处理（automatic detection, association, correlation, estimation, and combination），从而提高状态和身份估计的 精度，以及对战场态势和威胁的重要程度进 行有效的评价。
9
自 然 界 异 类 多 传 感 信 息 融 合
10
①扩展空间和时间覆盖范围；
（利用互补信息，improve observability ）
②改进探测性能；
2024版《智能传感器》PPT课件
数据融合与校准策略
多传感器数据融合
将来自多个传感器的数据进行融 合处理，以提高测量精度和可靠 性。常用的数据融合方法包括加
权平均、卡尔曼滤波等。
传感器校准
对传感器的输出进行校准，以消除 传感器本身的误差。常用的校准方 法包括零点校准、量程校准等。
环境因素补偿
考虑环境因素对传感器输出的影响， 如温度、湿度等，对传感器输出进 行补偿，以提高测量精度。
政策法规环境分析
政策支持
各国政府纷纷出台相关政策，支持智能传感器产业的发展，包括 财政补贴、税收优惠、研发支持等。
法规标准
为了保障智能传感器的质量和安全，各国纷纷制定相关法规和标准， 规范市场秩序，推动产业健康发展。
国际贸易环境
随着全球经济一体化的深入发展，智能传感器产业面临更加开放的 国际贸易环境，同时也面临着更加激烈的国际竞争。
网络通信实现方法
嵌入式系统网络通信实现
通过嵌入式系统中的网络接口模块 和相应的网络通信协议栈实现智能
传感器之间的网络通信。
自定义网络通信实现
借助物联网平台提供的网络通信功 能，实现智能传感器与物联网平台
之间的数据交互和远程控制。
物联网平台网络通信实现
通过云平台提供的API接口和网络 通信服务，实现智能传感器与云平 台之间的数据交互和协同处理。
《智能传感器》PPT课件
contents
目录
• 智能传感器概述 • 智能传感器工作原理与分类 • 智能传感器信号处理技术 • 智能传感器接口电路设计与实践 • 智能传感器网络通信协议及实现 • 智能传感器性能指标评估方法 • 智能传感器应用案例分析 • 智能传感器未来发展趋势预测
01
智能传感器概述
实验 利用传感器设计并制作简单的自动控制装置(可编辑ppt)
考点突破 栏目索引
考点突破 栏目索引
解析 本题考查替代法测电阻、绘图能力及电阻箱的读数等。 (1)滑动变阻器是限流式接法,S1闭合前,滑片应置于使滑动变阻器连入 电路的阻值最大的位置,即b端。 (2)由题给数据描完点后,观察这些点的分布规律,应画一条平滑曲线,让 尽可能多的点落在线上,不在线上的点要均匀分布在线的两侧。 (3)由R2-t图线知,当t=44.0 ℃时,RT=450 Ω。 (4)电阻箱的读数为(6×100+2×10+0×1+0×0.1)Ω=620.0 Ω,由R2-t图像知, 当R2=620.0 Ω时,t=33.0 ℃。
(1)完成待调节的报警系统原理电路图的连线。
考点突破 栏目索引
(2)电路中应选用滑动变阻器
(填“R1”或“R2”)。
考点突破 栏目索引
(3)按照下列步骤调节此报警系统:
①电路接通前,需将电阻箱调到一固定的阻值,根据实验要求,这一阻值
为
Ω;滑动变阻器的滑片应置于
(填“a”或“b”)端
附近,不能置于另一端的原因是
考点突破 栏目索引
解析 (1)见答案。
(2)由R= UIc = 1011803 Ω=1 800 Ω可知,滑动变阻器应选R2。
(3)①电阻箱的电阻值应调为热敏电阻在60 ℃时的阻值,即650.0 Ω。滑 动变阻器的滑片应置于b端,使开关接通后回路中电流最小,以保护报警 器,即防止因过载而损坏报警器。 ②应将开关向c端闭合,然后对系统进行调节。
基础过关 栏目索引
次数待测量
1
2
3
4
5
6
温度/℃
电阻/Ω
②在如图所示的坐标系中,粗略画出热敏电阻的阻值随温度变化的图线。
多传感器数据融合PPT课件
❖ 中间结论对传感 器的反馈控制
第10页/共67页
13.2.2 多传感器数据融合模型
• 多传感器数据融合系统的模型设计是多传感器数据融合的关键 问题，取决于实际需求、环境条件、计算机、通信容量及可靠 性要求等，模型设计直接影响融合算法的结构、性能和融合系 统的规模。
• 多传感器数据融合模型实际上是一种数据融合的组织策略，根 据任务、要求和设计者认识不同，模型设计千差万别。目前流 行的有多种数据融合模型，其中JDL数据融合模型最具通用性。
13.1 多传感器数据融合概述
• 多传感器数据是针对一个系统中使用多个（种）传
感器这一特定问题而提出的信息处理方法，是将来 自多传感器或多源的信息和数据进行综合处理，从 而对观测对象形成准确结论的过程。
• 数据融合的目的是基于各独立传感器的观测数据，
通过融合导出更丰富的有效信息，获得最佳协同效 果，发挥多个传感器的联合优势，提高传感器系统 的有效性和鲁棒性，消第除1页单/共67一页 传感器的局限性。
• 这一处理过程是复杂的，也是自适应的，它将各种信 息（图像、声音、气味和触觉）转换为对环境的有价
第2页/共67页
13.1 多传感器数据融合概述
应用简例
多传感器系统可以
用于地球环境监测。
主要应用于对地面
的监视、以便识别
和监视地貌、气象
模式、矿产资源，
植物生长、环境条
件和威胁情况(如原
油泄漏、辐射泄漏
第26页/共67页
13.3.3 基于Bayes理论数据融合
• 利用Bayes方法进行数据 融合的过程如图所示：
• (1)将每个传感器关于对象
的观测D转1,化D为2 ,.对...象, D属m性的 说明: • (2)计算每个传感器关于对P(Dj Oi)
第10页/共67页
13.2.2 多传感器数据融合模型
• 多传感器数据融合系统的模型设计是多传感器数据融合的关键 问题，取决于实际需求、环境条件、计算机、通信容量及可靠 性要求等，模型设计直接影响融合算法的结构、性能和融合系 统的规模。
• 多传感器数据融合模型实际上是一种数据融合的组织策略，根 据任务、要求和设计者认识不同，模型设计千差万别。目前流 行的有多种数据融合模型，其中JDL数据融合模型最具通用性。
13.1 多传感器数据融合概述
• 多传感器数据是针对一个系统中使用多个（种）传
感器这一特定问题而提出的信息处理方法，是将来 自多传感器或多源的信息和数据进行综合处理，从 而对观测对象形成准确结论的过程。
• 数据融合的目的是基于各独立传感器的观测数据，
通过融合导出更丰富的有效信息，获得最佳协同效 果，发挥多个传感器的联合优势，提高传感器系统 的有效性和鲁棒性，消第除1页单/共67一页 传感器的局限性。
• 这一处理过程是复杂的，也是自适应的，它将各种信 息（图像、声音、气味和触觉）转换为对环境的有价
第2页/共67页
13.1 多传感器数据融合概述
应用简例
多传感器系统可以
用于地球环境监测。
主要应用于对地面
的监视、以便识别
和监视地貌、气象
模式、矿产资源，
植物生长、环境条
件和威胁情况(如原
油泄漏、辐射泄漏
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13.3.3 基于Bayes理论数据融合
• 利用Bayes方法进行数据 融合的过程如图所示：
• (1)将每个传感器关于对象
的观测D转1,化D为2 ,.对...象, D属m性的 说明: • (2)计算每个传感器关于对P(Dj Oi)
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JCJ200C温、 湿度传感器
DS18B20温 度探头
能见度仪 （定制型）
温湿度数据显示、记录
温湿度传感器
DS18B20温度探头
温
度
控
能见度仪传感器
制
485协议 计算机
温湿度显示软
软
件
件 设
温度控制软件
计
能见度显示软
件
能见度数据记录、存储
2019/7/27
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7
系统实现
温湿度显示模块 温度控制模块 能见度模块
2019/7/27
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12
系统实现
o 温度控制模块
BS18B20温度探头
加热棒
Ø使用DS18B20温度探头 数
电
传感器实时获取舱体内
据 传
平 控
环境温度。
输
制
Arduino开发板
Ø利 用 Arduino 开 发 板 开发了一套温度控制系 统。
数据采集
软件控制
温度控制软件
Ø设定预定温度值，比 较获取温度与预定温 度值大小来控制加热 棒通电或断电。
2019届本科毕业设计毕业答辩
题目：偏振模拟实验舱多传感器 集成与控制系统设计
姓 名：邬亚男 学 号：2019211551 专业班级：通信工程12-2班 指导教师：范之国 汇报日期：2019-06-13
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1
汇报提纲
课题背景与意义 课题主要任务 需求分析与总体设计 系统实现 结果演示 总结与展望
9
系统实现
o 温湿度显示模块
Ø实现温湿度传感器的下位 机接口与上位机间的通信。
Ø在Visuai Studio 2019下 利用MFC设计开发相对应的 温、湿度读取软件。
Ø编写软件，实现偏振模拟 实验舱内部温、湿度数据的 实时显示。
开始
十六进制字符串
HEX码 发送数据
第七位与第十一位为 01？
Y
温度数据 提取数据
光源选择 探测模块
探测装置
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4
课题主要任务
Ø编写相应软件系统，方便操作者进行操作和使用， 并提供下位机接口以与上位机进行通信。
数据采集 传感器
数据传送
软件系统
数据显示 温度 湿度
能见度
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5
需求分析与总体设计
进制 传送
送字符串以HEX码形式
发送和接收。
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11
系统实现
o 温度控制模块
Ø使用DS18B20温度探头 传感器实时获取舱体内 环境温度。
Ø利 用 Arduino 开 发 板 开发了一套温度控制系 统。
Ø设定预定温度值，比 较获取温度与预定温 度值大小来控制加热 棒通电或断电。
针对该偏振模拟实验舱进行需求分析，各模块需求如下：
Ø 温、湿度模块：温、湿度数据的实时显示及记录。 Ø 温度控制模块：维持偏振模拟实验舱内温度恒定。 Ø 能见度模块：能见度、透过率数据的实时显示及存储。
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6
需求分析与总体设计
该大气偏振模拟实验系统舱内接多个传感器，需通过 相应软件设计实现各传感器的集成控制。
3
课题主要任务
Ø本 课 题 针 对 大 气 偏 振 主模块一 模拟实验系 统内部多传 感 器 ， 设 计 主模块二 并研发集成 与 控 制 系 统 ，实验系统 进行大气偏 振相关实验 研究。
温湿度模块
温湿度显示模块 子模块一 温湿度控制模块 子模块二
能见度模块
气体发生模 块
水雾发生器 烟雾发生器
光源和采集模块
o 能见度模块
Ø实现能见度仪传感器 的下位机接口与上位 机间的通信。
能见
Ø在 能 见 度 仪 窗 口度据数 化软件系统下，实
现偏振模拟实验舱
数据
内部能见度、透过 存储
率等数据的实时显
示。
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15
系统实现
Ø对 上 述 三个实验 模块进行 集成，设 计偏振模 拟实验舱 集成控制 软件，可 实现各模 块的开启 和闭合。
2019/7/27
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13
课题主要任务
比较当前温度
与预定温度值 当 的大小。当当 前
前温度低于预 温 定温度时，继 度
电器闭合，温 预
度棒工作；反
定 温
之，当当前温 度
度高于预定温
度时，继电器
断开，加热棒
停止工作。
2019/7/27
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14
系统实现
进制转换 结束
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温湿度数 据
第七位与第十一 位为11？
Y
湿度数据
10
系统实现
温湿度数据显示:可
单独或同时进行温、
湿度数据的显示。 温
定时：可设置定时开
湿 度
关。打开时，每隔定 数
时时长记录一组数据。据
关闭时，只存储 一 定时
组数据即停。
十六
十六进制传送：将发
开展偏振模拟实验舱多传感器集成与控制系统的设计。 展望 大气环境变化因素多种多样，须更加了解大气环境对偏振
光传输的影响。 提高精美度、集成度，使得界面布局更加合理，实现用户
化设计。
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18
感谢您的聆听 ！
欢迎指正！
控制温控模 块打开或闭 合状态
控制温、湿 控制能见度 度模块打开 模块打开或 或闭合状态 闭合状态
2019/7/27
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成果展示
2019/7/27
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17
总结与展望
总结
了解大气环境因素变化如温度、湿度、能见度变化对大气 偏振特性影响。
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2
课题背景与意义
大气环境中蕴含着丰富的偏振信息，但大气环境复杂多 变，使得相关偏振光学研究实验难以展开。
由此，国外的许多实验室搭建了用于研究大气偏振的模 拟实验系统，用来实现大气偏振相关研究的目的。
2019/7/27
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2019/7/27
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8
系统实现
o 温湿度显示模块
Ø实现温湿度传感器的下位 机接口与上位机间的通信。
Ø在Visual Studio 2019下 利用MFC设计开发相对应的 温、湿度读取软件，实现偏 振模拟实验舱内部温、湿度 数据的实时显示。
2019/7/27
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