02第二讲 数据融合系统的结构形式解析
大数据时代知识融合的体系架构、实现模式及实证研究
一、概述如今，大数据时代已经到来，各行各业都在面临着大数据的挑战和机遇。
在这样一个信息爆炸的时代，如何有效地利用数据并进行知识融合成为了一个重要的议题。
本文旨在探讨大数据时代知识融合的体系架构、实现模式及实证研究，对相关领域的研究和实践提供指导和启发。
二、大数据时代知识融合的体系架构1. 数据采集与清洗在大数据时代，数据的采集和清洗是知识融合的第一步。
需要借助各种数据采集工具和技术，将原始数据进行清洗、去重、格式化等处理，以确保数据的质量和完整性。
2. 数据存储与管理大数据时代的知识融合需要强大的数据存储和管理能力，包括分布式数据库、数据仓库、数据湖等技术和架构的建设，以应对海量数据的存储和管理需求。
3. 数据分析与挖掘数据分析和挖掘是知识融合的核心环节，通过各种数据分析和挖掘技术，可以从海量数据中发现有价值的信息和知识，为知识融合提供支持。
4. 知识融合与应用最终目的是将各种数据和知识融合在一起，形成有实际应用价值的知识体系，为决策和应用提供支持。
三、大数据时代知识融合的实现模式1. 数据驱动的知识融合模式数据驱动的知识融合模式是通过分析大数据，发现其中蕴含的知识和规律，并将其应用于实际业务中，以实现知识的融合和应用。
2. 人工智能技术驱动的知识融合模式人工智能技术的发展为知识融合提供了新的思路和方法，通过人工智能技术的支持，可以更加高效地进行知识融合和应用。
3. 互联网评台驱动的知识融合模式互联网评台的发展为知识融合提供了丰富的数据资源和合作机会，通过各种互联网评台，可以实现跨机构、跨地域的知识融合。
四、大数据时代知识融合的实证研究1. 实证研究方法在大数据时代的知识融合研究中，需要运用科学的实证研究方法，如案例分析、实地调研、数据统计分析等，来发现知识融合的规律和特点。
2. 典型案例分析通过对一些典型的知识融合案例进行深入研究和分析，可以发现其中的知识融合模式和规律，为其他领域的知识融合提供借鉴和启发。
数据融合技术
无线传感器网络应用都是由大量的传感器节点构成共同完成信息收集、目标监视和感知环境的任务。
由于网络的通信带宽和能量资源存在着局限性，能量问题使得传感器网络的寿命存在很大的约束，而在进行信息采集数据传送的过程，由各个节点单独传输至汇聚节点的方法显然是不合适的，同时还会带来降低信息的收集效率以及影响信息采集的及时性等问题，因此人们通过研究提出了数据融合的方案。
作为无线传感器网络的关键技术之一，数据融合是将多份数据或信息进行处理，组合出更有效、更符合用户需求的数据的过程。
3.1数据融合的定义数据融合是将多份数据或信息进行处理，组合出更有效、更可靠、更符合用户需求的数据的过程，它涉及到系统、结构、应用、方法和理论。
传统意义上定义包括:(1)信息融合 (InformationFusinn)，定义为“在社会应用的上下文中，其包含了理论、技术和工具的创造和应用，用以在多个来源(传感器、数据库、人类收集)的信息间进行协作。
”(2)数据融合 (DataAggregatinn)是针对来自数据源的数据集合，将有弹性的、可编程的原始行数据处理为数量更少的精练数据，并将此精练数据传送给消费者。
其实，我们可以理解数据融合 (DataAggregation)为信息融合(hiformation Fusinn)的另一个子集，是将多份数据或信息进行处理，组合出更有效、更符合用户需求的数据的过程。
特别是对于无线传感器网络而言，提高精确度和节省能量是数据融合需要完成的首要任务。
3.2数据融合的作用在大多数无线传感器网络应用当中，很多时候不需要收到大量原始数据而只关心监测结果，因此处理该问题的有效手段就是数据融合技术。
而该技术的几个重要作用是其产生的重要背景。
1.节省能量无线传感器网络节点的冗余配置是建立在保证整个网络的可靠性和监测信息准确性的基础上。
在监测区域周围的节点采集和报告的数据信息会非常相似，甚至接近，这会造成较高的数据冗余情况，在这种情况下的数据发送至汇聚节点在满足数据精度的前提下，汇聚节点并不能获得更多的数据，相反会使网络的能量得到更多不必要的消耗。
数据融合系统结构及数据准备
数据融合系统结构及数据准备数据融合是指将来自不同数据源的数据进行整合、清洗、加工和分析的过程，目的是获得更全面、准确、有价值的数据信息。
数据融合系统结构是指用于实施数据融合的软件与硬件组成，它包括数据源接入、数据清洗、数据加工与整合、数据分析与应用等模块。
数据源接入是数据融合系统的第一步，它是将来自不同数据源的数据导入到系统中的过程。
数据源可以是各类数据库、文件、网页等。
为了实现数据源接入，需要使用各种数据接口和协议。
数据源接入模块一般具有数据采集、数据传输和数据导入功能，可以自动从指定数据源中读取数据，或者通过用户输入相应的参数来获取数据。
数据清洗是数据融合系统中的重要环节，它是指对原始数据进行预处理和数据质量控制的过程。
数据清洗的目的是去除不准确、不完整、重复或无效的数据，以保证数据的可靠性和一致性。
数据清洗模块一般具有数据预处理、数据过滤、数据去重和数据校验等功能。
数据清洗模块还可以对数据进行标准化、归一化和缺失值处理等操作，以提高数据的质量。
数据加工与整合是数据融合系统中的核心环节，它是将已清洗的数据按照一定的规则和逻辑进行加工和整合的过程。
数据加工与整合模块一般具有数据转换、数据匹配和数据合并等功能。
数据加工与整合模块可以对不同源的数据进行转换和映射，使其能够相互匹配和关联。
数据加工与整合模块还可以进行数据聚合、数据计算和数据推理等操作，以生成所需的综合数据。
数据分析与应用是数据融合系统中的最终环节，它是基于融合后的数据进行各种分析和应用的过程。
数据分析与应用模块一般具有数据查询、数据统计、数据挖掘和数据展示等功能。
数据分析与应用模块可以通过各种数据分析方法和工具，对融合后的数据进行模式识别、关联分析和预测分析等操作，以提取有价值的信息和知识。
数据分析与应用模块还可以将分析结果进行可视化展示，并支持用户交互和决策。
数据准备是数据融合系统中的前置工作，它是指对原始数据进行处理和准备的过程。
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美国火星车“Sojourner”号上用QCM来检测太阳能 电池板上的灰尘堆积情况
每平方米范围内落下了一层4克重的尘埃，则会导致太 阳能效率下降40%。
视频：QCM-D
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雷达
C3I系统（ Communication，Command，Control and Intelligence systems通信、指挥、控制和情报，军事指挥自动化系统）所用传感器 的种类很多，但它们是以雷达、电子情报机（ELINT)、 电子支援测量系统（ESM）、声音、红外等传感器为主， 再辅以其他类 型的传感器，在整个三维空间形成一个传感器网阵。
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?
静态特性又称“刻度特性”、“标定曲线”或“校准曲线”。 它表示当输入系统的被测物理量 x(t)为不随时间变化的恒定信号， 即x(t)=常量时，系统的输入与输出之间呈现的关系。通常，静态 特性可由如下的多项式来表示：
ys?? 0 s1xs? 2 x2 ??L sn xn
式中： s0,s1,s2,…,sn—— y—— x——输入量。
息 信 技 备 通 电 床 器 用 相 车 机 舶 象 洋 境 疗 火 能 能 械 木 林 币品
处电测控控系 人电机
污
利利能建 金
理话试制制统
器
染
用用利筑 融
用
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电子警察
胶片式“电子警察” 、数码式“电子警察” 、视频式“电 子警察”；压力或磁电传感器，两个脉冲信号，触发拍照 系统进行拍照
比方说所谓海洋背景噪音90dB实际上就是我们一般所说的38dB 声纹库
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数据融合方法
数据融合方法数据融合是一种将不同来源的数据整合在一起的方法，旨在从多个维度对数据进行分析，产生更准确、更全面的结论。
数据融合方法可以应用于各种领域，如天文学、气象学、地球科学、社会科学等。
本文将对数据融合方法进行探讨，并介绍几种常见的数据融合方法。
1. 基于模型的数据融合方法这种方法旨在使用已知模型来整合数据，使得它们更加准确。
在这种方法中，模型可以是物理模型、数学模型或统计模型。
基于模型的数据融合方法通常需要先进行模型校准，然后将数据传递给模型进行预测。
模型结果可以被认为是旧数据的一个函数，以生成更准确的新数据。
这种方法旨在使用统计分析来整合数据，以产生更精确的结果。
在这种方法中，通过分析和对比不同来源的数据来获取信息，从而定量估计测量误差。
这种方法通常使用卡尔曼滤波、贝叶斯网络等统计分析方法。
二、数据融合方法的几种常见形式1. 图像融合图像融合是将两幅或多幅图像组合在一起创造出一个完整的、更清晰的图像。
此方法通常使用多张不同波长的卫星图像，以产生更精确的图像。
常见的图像融合方法包括PAN-sharpening、多波段、优化融合等。
2. 空间数据融合空间融合是将来自不同观测平台（例如卫星、飞机、地面观测点等）的数据集成在一起，形成空间数据立体结构。
这种方法可以有效地提高对空间数据的理解和分析。
通常使用的方法有网格插值、空间协方差函数、克里金插值等。
时间数据融合是对来自不同时段的数据进行整合，以提高数据的时空分辨率和精度。
这种方法通常使用循环卡尔曼滤波、核素浓度模型、基于历史温度资料的时间插值等方法。
数据融合框架是将多个数据源进行整合的过程，通过应用一系列算法来生成更准确、更可靠的数据。
这种方法通常使用的方法有迁移学习、深度神经网络等。
三、数据融合的优势和应用领域数据融合的优势是可以将不同来源的信息进行处理和结合，从而产生更准确、更全面的分析结果。
它可以帮助科学家、工程师和决策者更好地理解数据集，并做出更好的决策。
传感器数据融合技术
y2、…、yN，按照某种估计准则函数，从y1、y2、…、yN中估计出状态x的
真
实值。
对于智能检测系统中单个传感器S1的测量结果，设其测量值为y，状态x
的
估计值为，并定义L[,x]为损失函数，根据Bayes估计，相应的风险表达式为
取风险最小的估计准则，必须使
(11-4) 才能获得状态的估计值。
由(11-3)式可见，对应不同的L[,x]，将得到不同的估计结果。常用的L[,x]有
数据融合比较确切的定义可概括为：充分利用不同时间 与空间的多传感器信息资源，采用计算机技术对按时序获得的 多传感器观测信息在一定准则下加以自动分析、综合、支配和 使用，获得对被测对象的一致性解释与描述，以完成所需的决 策和估计任务，使系统获得比它的各组成部分更优越的性能.
因此，多传感器系统是数据融合的硬件基础，多源信息是 数据融合的加工对象，协调优化和综合处理是数据融合的核心。
1. 数据融合方法简介 作为一种智能化数据综合处理技术，数据融合是许多传统学科
和新技术的集成与应用。表11.1归纳了常用的一些数据融合方法。
表11.1 常用的数据融合方法
2. 基于Bayes参数估计的数据融合
若检测信号是符合正态分布的随机信号，则采用参数估计的方法比较合适。
智能检测系统的多传感器观测数据大多是在随机扰动的环境中同一特征的测量
热处理炉温度测量系统原理框图如图11.5所示。热处理炉各温区的典型位置 均设有测温传感器(每个温区有8个)，属于多传感器系统。 通常，数据处理的方法是用疏忽误差剔除准则去掉含疏忽误差的数据，即 得到关于被测量的一致性测量数据后，再用算术平均值作为实际温度的近 似值；而热处理炉温度测量数据融合的目的是依据有限的传感器资源，消 除测量中的不确定性，获得更准确、更可靠的测量结果。由于采用了数据 融合处理，当系统中的某些传感器失效时，系统可以依据其他非失效传感 器提供的信息，通过数据融合获知各温区的准确温度。 用8个温度传感器在相同时间对某恒温区单独测量，得到的数据结果如表 11.2所示。
第2章数据融合与信息处理
数据融合的三层定义
全空间
多传感器
融 合
综合
动态信息处理
互补
算法
图2.2 数据融合的3层定义
数据融合的内涵延展举例
红外和可见光图像融合？ PET,MR,CT等模式图像间的融合？ 特征点、面、区域提取与基于体素方法的融合
用于配准 基于颜色、纹理、光度等特征的融合用于识别？ 基于颜色、面积、纹理等特征的融合用于分割？ 特征选择？
特点：
1）概率论的推广，能区分“不确定”、“不知道”。 2）要求各证据之间彼此独立，很难满足。 3）随着推理过程的增加，计算量也大大增加。
广义证据处理
（generalized evidence processing, GEP）
把决策空间分为若干个假设事件（命题），然后把贝叶 斯方法扩展到此假设空间中。在此方法中，来自非斥命 题的证据可以使用贝叶斯公式融合，从而得到某一判决。
2.4.3 认知模型的数据融合方法
基于认知的模型试图通过模拟人的处理过程来自动实现 决策的过程。这包括：
模拟人的处理过程来自动实现决策的过程 模糊逻辑法 逻辑模板法 专家系统 基于知识的系统 模糊集理论
模糊逻辑法
隶属度函数，如正态函数、三角函数、梯形函数等。 隶属度函数是主观确定的，但其对模糊推理的影响并不
实现
集中式结构图示
传感器1
预处理
传感器2
预处理
融 合
结
点
传感器n
预处理
分布式
各传感器利用自己的量测单独跟踪目标，将估计结果送 到总站，总站再将子站的估计合成为目标的联合估计
优点：对通信带宽要求低，计算速度快，可靠性和延续 性好
02第二讲 数据融合系统的结构形式
第二讲 数据融合系统结构形式
42
融合层次的优缺点比较
43
数据融合分类-按融合判决方式
分类：硬判决、软判决 指数据处理活动中用于信号检测、目标识别的 判决方式。 应用： 每个传感器内部或信息融合中心都既可以选用 硬判决方式，也可选用软判决方式。
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1）硬判决
特点： ①设置有确定的预置判决门限，只有数据样本 特征量达到或超过预置门限时，系统才作出判决断 言；
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3、决策级融合
特点： 1)是一种高层次融合，其结果为检测、控制、 指挥、决策提供依据； 2)从具体决策问题出发，充分利用特征级融合 的最终结果，直接针对具体决策目标，融合结果直 接影响决策水平。
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主要优点
1)融合中心处理代价低，具有很高灵活性； 2)通信量小，抗干扰能力强； 3)当一个或几个传感器出现错误时，通过适当融 合，系统还能获得正确结果，具有容错性； 4)对传感器的依赖性小，传感器可以是同质的， 也可以是异质的； 5)能有效反映环境或目标各侧面不同类型信息。
5
2、无反馈的分布式融合系统
6
主要特点
每个传感器都要进行滤波，称为局部滤波。
送给融合中心的数据是当前的状态估计，融合中 心利用各个传感器所提供的局部估计进行融合， 最后给出融合结果，即全局估计。
分布式融合系统所要求的通信开销小，融合中心 计算机所需的存储容量小，且其融合速度快，但 其性能不如集中式融合系统。
数据融合原理与方法
数据融合原理与方法.txt20如果你努力去发现美好，美好会发现你；如果你努力去尊重他人，你也会获得别人尊重；如果你努力去帮助他人，你也会得到他人的帮助。
生命就像一种回音，你送出什么它就送回什么，你播种什么就收获什么，你给予什么就得到什么。
数据融合(data fusion)原理与方法2007年01月21日星期日 18:41数据融合（data fusion）原理与方法数据融合（data fusion）最早被应用于军事领域。
现在数据融合的主要应用领域有：多源影像复合、机器人和智能仪器系统、战场和无人驾驶飞机、图像分析与理解、目标检测与跟踪、自动目标识别等等。
在遥感中，数据融合属于一种属性融合，它是将同一地区的多源遥感影像数据加以智能化合成，产生比单一信息源更精确、更完全、更可靠的估计和判断......一. 数据融合基本涵义数据融合（data fusion）最早被应用于军事领域。
现在数据融合的主要应用领域有：多源影像复合、机器人和智能仪器系统、战场和无人驾驶飞机、图像分析与理解、目标检测与跟踪、自动目标识别等等。
在遥感中，数据融合属于一种属性融合，它是将同一地区的多源遥感影像数据加以智能化合成，产生比单一信息源更精确、更完全、更可靠的估计和判断。
相对于单源遥感影象数据，多源遥感影象数据所提供的信息具有以下特点：1.冗余性：表示多源遥感影像数据对环境或目标的表示、描述或解译结果相同；2.互补性：指信息来自不同的自由度且相互独立3.合作性：不同传感器在观测和处理信息时对其它信息有依赖关系；4.信息分层的结构特性：数据融合所处理的多源遥感信息可以在不同的信息层次上出现，这些信息抽象层次包括像素层、特征层和决策层，分层结构和并行处理机制还可保证系统的实时性。
实质：在统一地理坐标系中将对同一目标检测的多幅遥感图像数据采用一定的算法，生成一幅新的、更能有效表示该目标的图像信息。
目的：将单一传感器的多波段信息或不同类别传感器所提供的信息加以综合，消除多传感器信息之间可能存在的冗余和矛盾，加以互补，改善遥感信息提取的及时性和可靠性，提高数据的使用效率。
信息融合技术概要
定义：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。 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 环境的特征。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： 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 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 次上出现。
信息融合技术自1973年初次提出以后，经历了20 世纪80年代初、90年代初和90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 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 国在该项技术的研究方面一直处于世界领先地位， 1973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，1988年，美国 国防部把数据融合技术列为90年代重点研究开发 的20项关键技术之一。据统计，1991年美国已有 54个数据融合系统引入到军用电子系统中去，其 中87%已有试验样机、试验床或已被应用。目前已 进入实用阶段。
四、意义及应用 1、在信息电子学领域
信息融合技术的实现和发展以信息电子学的原理、方法、 技术为基础。信息融合系统要采用多种传感器收集各种 信息，包括声、光、电、运动、视觉、触觉、力觉以及 语言文字等。信息融合技术中的分布式信息处理结构通 过无线网络、有线网络，智能网络，宽带智能综合数字 网络等汇集信息，传给融合中心进行融合。除了自然(物 理)信息外，信息融合技术还融合社会类信息，以语言文 字为代表，涉及到大规模汉语资料库、语言知识的获取 理论与方法、机器翻译、自然语言解释与处理技术等， 信息融合采用分形、混沌、模糊推理、人工神经网络等 数学和物理的理论及方法。它的发展方向是对非线性、 复杂环境因素的不同性质的信息进行综合、相关，从各 个不同的角度去观察、探测世界。
第二章信息融合系统的模型和结构
第二章信息融合系统的模型和结构1.引言在信息时代，大量的信息被产生和传播，如何从这些信息中提取并整合有价值的知识和信息，成为了亟待解决的问题。
信息融合系统是一种能够从多个异构信息源中提取知识并进行融合的系统。
本章将介绍信息融合系统的模型和结构。
2.信息融合系统的模型信息融合系统的模型是对系统中各组成部分和它们之间关系的抽象描述。
常见的信息融合系统模型有层次结构模型、灰色系统模型和神经网络模型等。
2.1层次结构模型层次结构模型是一种将信息融合系统划分为若干层次的模型。
每个层次都负责不同的信息融合任务，层次之间通过信息传递实现信息的融合。
例如，一个典型的层次结构模型可以包括数据层、特征提取层、决策层和输出层。
其中，数据层负责收集原始数据，特征提取层负责从原始数据中提取有用的特征，决策层负责根据提取的特征做出决策，输出层负责将决策结果反馈给用户。
2.2灰色系统模型灰色系统模型是一种将信息融合系统看作是一个灰色系统的模型。
灰色系统是指存在不确定性和不完全信息的系统。
在灰色系统模型中，信息融合系统被视为一个灰色模型，其输入是多个异构信息源提供的不完全信息，输出是从这些信息中提取和融合得到的有价值的信息。
通过建立灰色系统模型，可以有效处理多源异构信息抽取和融合的问题。
2.3神经网络模型神经网络模型是一种模拟人脑神经系统结构和功能的模型。
在信息融合系统中，可以使用神经网络模型进行信息的融合和推理。
神经网络模型可以通过训练得到不同信息源之间的关联关系，并通过这种关联关系进行信息的融合和推理。
神经网络模型在信息融合系统中有着广泛的应用，例如在图像识别、语音识别和自然语言处理等方面。
3.信息融合系统的结构信息融合系统的结构是指系统中各组成部分之间的组织和连接方式。
常见的信息融合系统结构有集中式结构、分布式结构和混合式结构等。
3.1集中式结构集中式结构是一种将信息融合系统的各个组成部分集中在一起的结构。
在集中式结构中，所有的数据和决策都由一个中心节点进行管理和控制。
第2讲检测融合
2021/4/12
多源测试信息融合
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3.4 最大后验概率融合检测准则（1）
• 根据已有数据，选择最有可能产生该数据的假设。
令 P(H j / u) 表示在给定全局观测u的前提下，H j 为真的 概率，则取对应于 max P(H j / u)的一个假设。融合 规则为：
P(H1 P(H0
/ u) / u)
集中式融合结构将检测数据传递到融合中心，然后进行数据 对准、点迹相关、数据互联、航迹滤波、预测与综合跟踪等。 优点：信息损失最小；缺点：互联比较困难，并且要求系统必须具 备大容量的存储能力，计算负担重，系统生存能力较差
分布式融合结构中，每个传感器的检测数据在进入融合以前， 先由它自己的处理器产生局部决策结论，然后将处理过的信息送至 融合中心，完成综合决策，形成全局估计。 优点：计算量小，易实现，系统生存能力强；缺点：信息损失量大
1?
H1
:
H0
• 两边取对数可得另外一种形式：
log
P(H1 P(H0
/ u) / u)
0?
H1
:
H0
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多源测试信息融合
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3.4 最大后验概率融合检测准则（2）
• 应用贝叶斯法则：
P(Hi
/ u)
P(u
/ Hi )P(Hi ) P(u)
, (i
0,1)
• 故：
P(H1 / u) P(u / H1)P(H1) P(H0 / u) P(u / H0 )P(H0 )
2021/4/12
多源测试信息融合
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2.1 分布式检测融合系统分类（1）
• 并行结构
现象
Y1
Y2
…… YN
数据融合系统结构及数据准备
数据融合系统结构及数据准备在当今数字化的时代，数据已经成为了各个领域中最为重要的资产之一。
数据融合作为一种将多个数据源中的数据进行整合和分析的技术，对于提高数据的质量和价值具有重要意义。
本文将详细探讨数据融合系统的结构以及数据准备的相关内容。
一、数据融合系统结构数据融合系统通常由多个组件构成，这些组件相互协作，共同完成数据的融合和分析任务。
以下是数据融合系统常见的结构组成部分：1、数据源数据源是数据融合系统的基础，它们可以包括各种类型的数据，如传感器数据、数据库数据、文件数据、网络数据等。
这些数据源可能具有不同的格式、结构和语义，需要在后续的处理中进行统一和转换。
2、数据采集模块数据采集模块负责从不同的数据源中获取数据，并将其传输到数据融合系统中。
在采集数据时，需要考虑数据的实时性、准确性和完整性，同时还需要处理数据采集过程中的异常情况，如数据丢失、错误等。
3、数据预处理模块数据预处理模块对采集到的数据进行初步的处理和清洗，包括去除噪声、缺失值处理、数据标准化、数据归一化等操作。
通过预处理，可以提高数据的质量和可用性，为后续的融合和分析提供更好的基础。
4、数据融合模块数据融合模块是数据融合系统的核心部分，它负责将来自不同数据源的数据进行融合和整合。
数据融合的方法可以分为基于特征级的融合、基于决策级的融合和基于数据级的融合等。
在融合过程中，需要考虑数据的相关性、一致性和互补性，以确保融合结果的准确性和可靠性。
5、数据分析模块数据分析模块对融合后的数据进行深入的分析和挖掘，以提取有价值的信息和知识。
数据分析的方法包括统计分析、机器学习、数据挖掘等。
通过分析，可以发现数据中的模式、趋势和关系，为决策支持提供依据。
6、数据可视化模块数据可视化模块将分析结果以直观的图形、图表等形式展示给用户，帮助用户更好地理解和解读数据。
数据可视化可以提高数据的可读性和可理解性，使得用户能够快速获取关键信息。
7、系统管理模块系统管理模块负责对数据融合系统进行配置、监控和管理，包括用户管理、权限管理、系统日志管理等。
2.3数据融合系统结构及数据准备
2.3数据融合系统结构及数据准备2.3 数据融合系统结构及数据准备2.3.1 系统结构数据融合系统主要由以下几个组成部分构成：1.数据源接入层：负责从各个数据源收集数据，并对数据进行初步的清洗和处理，确保数据的准确性和一致性。
2.数据存储层：用于存储经过清洗和处理后的数据，通常使用关系型数据库或分布式存储系统，以满足系统对数据的高效访问和查询需求。
3.数据融合层：负责将各个数据源的数据进行整合和融合，同时进行数据质量评估和数据融合规则的制定。
在此层级，可能会使用数据挖掘和机器学习算法来深入分析数据，并提取有意义的信息。
4.数据分析和可视化层：用于对已经融合的数据进行进一步的分析和挖掘，并将结果以可视化的形式展示给用户。
这个层级通常包括一些数据分析工具和可视化工具，如数据挖掘软件、可视化工具和报表系统等。
2.3.2 数据准备在进行数据融合之前，我们需要对数据进行一些准备工作，以确保数据的质量和一致性。
1.数据清洗：对于来自不同数据源的数据，需要进行清洗操作，包括去除重复数据、处理缺失数据、修正错误数据等。
2.数据转换：有些数据可能需要进行转换，以满足数据融合的需求。
例如，将日期格式统一、将单位统一等。
3.数据集成：将来自不同数据源的数据进行整合和融合，通常需要制定合适的数据融合规则和算法。
4.数据质量评估：对融合后的数据进行质量评估，检查数据的准确性、完整性和一致性。
5.数据安全性和隐私保护：在进行数据融合的过程中，需要确保数据的安全性和隐私保护，采取相应的安全措施，如数据加密、访问控制等。
附件：本文档附有以下附件，供参考和使用：附件1：数据源接入层接口定义文档附件2：数据存储层设计文档附件3：数据融合层规则和算法说明文档附件4：数据分析和可视化层工具使用手册法律名词及注释：1.数据融合：将来自不同数据源的数据整合和融合，以更全面和准确的信息。
2.数据清洗：对数据进行清理和处理，包括去除重复数据、处理缺失数据、修正错误数据等。
02第二讲数据融合系统的结构形式
02第二讲数据融合系统的结构形式1.数据源层：数据源层是数据融合系统的基础，包括各种传感器、数据库和其他外部数据源。
传感器可以是各种类型的物理传感器，如摄像头、声音传感器、温度传感器等，也可以是虚拟传感器，如模拟传感器或计算模型。
数据库可以是关系型数据库、NoSQL数据库或文件系统等。
数据源层的主要任务是采集和存储原始数据，保证数据的可靠性和完整性。
2.数据融合层：数据融合层是数据融合系统的核心部分，负责整合来自数据源层的数据，并进行多源数据的一致性分析和处理。
数据融合层包括数据融合模块、数据预处理模块、特征提取模块和融合算法模块。
数据融合模块负责将来自不同数据源的数据进行整合和匹配，以确保数据的一致性和正确性。
数据预处理模块负责对原始数据进行处理和清洗，提高数据质量。
特征提取模块负责从数据中提取有用的特征，减少数据维度，提高数据表示效果。
融合算法模块负责利用各种融合算法将数据进行综合分析和处理，生成最终的融合结果。
3.应用层：应用层是数据融合系统的最上层，负责根据用户需求生成相应的输出结果。
应用层包括数据挖掘模块、决策支持模块和用户界面模块。
数据挖掘模块负责从融合数据中发现潜在的模式、规律和关联，提供给用户更深入的分析和挖掘功能。
决策支持模块负责根据分析结果提供决策支持，帮助用户快速做出决策。
用户界面模块负责与用户进行交互，展示融合结果和提供操作界面。
数据融合系统的结构形式是一个层次化的结构，每个层次有着特定的功能和任务。
数据源层负责采集和存储原始数据；数据融合层负责整合和处理数据；应用层负责根据用户需求生成输出结果。
这种结构形式使得数据融合系统具有较高的可扩展性和灵活性，可以针对不同的应用场景进行定制和优化。
同时，各个层次之间的信息流动和交互也保证了系统的高效性和稳定性。
数据融合系统说明
数据融合系统说明、系统结构系统结构如下图所示I首信浮动车数据I浮动车接口系统通过四个接口程序将数据接入系统中，分别为快速路、旅行时间、 主干道、浮动车。
其中FZDB1主要接收各系统数据，FZDB2主要将数据提供给预 测预报系统和服务水平系统使用。
二、系统数据来源数据融合系统采集快速路检测系统、旅行时间系统、信号系统以及浮动 车的数据，对数据进行解析，存储，并在此基础上进行融合和统计，并提供 相应的数据接口给上端系统使用，系统的数据分为原始数据和统计数据。
原始数据：根据上层系统的应用需求以及会议的协调结果，系统需要提供最原始的 采集数据，针对这种需求，我们在系统中建立了原始数据表，同时提供说明 如下：快速路检测系统原始数据表字段含义类型说明LINK_ID 检测断面编号 VARCHAR(20)LANE_NO车道号VARCHAR(20)1、2、……为外环或由东向西或由南向数据接入层主干道数据接口*云星宇快速路数据快速路数据接口八一旅行时间接口博瑞巨龙旅行时间数据数据融合 应用层旅行时间检测系统原始数据表表名：TRAVEL TIME DATA信号平台原始数据表表名：统计数据：根据上端系统的需要，我们对原始数据进行了一系列的统计计算，存入系统中，提供给上端系统使用。
统计数据列出如下：快速路检测系统五分钟统计数据计算原则：快速路检测系统的数据是两分钟周期采集一次，系统中五分钟的数据计算周期为五分钟，逢分钟尾数1, 6计算。
计算公式为：流量：5分钟流量=（0-2分钟流量）+ （2-4分钟流量）+ （4-6分钟流量）/2大车流量：5分钟流量=（0-2分钟大车流量）+ （2-4分钟大车流量）+ （4-6分钟大车流量）/2速度：5分钟速度=（（0-2分钟速度）+ （2-4分钟速度）+ （4-6分钟速度））/3占有率：5分钟占有率=（（0-2分钟占有率）+ （2-4分钟占有率）+ （4-6分钟占有率））/3快速路检测系统五分钟统计数据表:表名：STAT 5M信号平台五分钟统计数据计算原则：信号平台的数据是30s的采集周期，系统中五分钟的数据计算周期为五分钟，逢分钟尾数5，0计算。
数据融合常见结构
数据融合常见结构
数据融合是一种将不同的数据源结合在一起以提供更全面和准确信息的过程。
数据融合可以用于各种应用，如机器视觉、语音识别、传感器网络和地球观测等，以便获得更准确的信息和更好的决策。
1. 特征融合结构
特征融合是数据融合的重要组成部分，它可以将多个数据源的不同特征结合起来，以获得更准确和全面的信息。
特征融合结构包括串行结构和并行结构。
串行结构包括级联结构、并联结构和混合结构等，可以在不同层次上提取特征并进行融合。
并行结构包括平行结构和特征池化结构等，可以将多个数据源特征进行加权融合。
2. 神经网络结构
神经网络结构是一种基于人工神经网络技术的数据融合方法，它可以将多个数据源的信息结合起来，以获得更准确和全面的信息。
神经网络结构包括全连接神经网络、卷积神经网络、残差神经网络等，可以对多个数据源信息进行深度学习和特征提取。
3. 贝叶斯结构
贝叶斯结构是一种基于概率模型的数据融合方法，它可以将多个数据源的信息进行概率计算和统计分析，以获得更准确的信息。
贝叶斯结构包括朴素贝叶斯结构、贝叶斯网络等，可以通过概率建模和信息融合，从多个数据源中提取出有用信息。
4. 决策树结构
综上所述，数据融合常见结构主要包括特征融合结构、神经网络结构、贝叶斯结构和决策树结构等，不同结构有不同的特点和应用场景，在实际应用过程中需要根据具体情况选择相应的结构。
工业大数据分析-数据融合教学课件
主要内容
0 1
任务概述
0 2
数据连接
0 3
数据追加
0 4
数据拆分
数据连接
步骤1：在建模界面放置2个文件输入节点，文件输入节点中的数据文件选择“工业用水处理 投药量数据.csv”，选择“数据融合-数据连接”，拖入建模区进行连接“文件输入”节点， 构建“数据连接”模型。
数据连接
步骤2：双击打开“数据连接”节点，配置两个数据 表的连接关系。连接方式为内连接，左右表列按“时 间”属性构建连接。
数据连接是基于连接字段按照给定的连接方式进行 两个表格的字段组合得到新的数据表，支持两个数 据表的单个或多个字段为连接字段的连接操作，连 接方式包括内连接、外连接、左连接、右连接。 参数配置： 1. 连接方式：涵盖内连接、外连接、左连接、右
连接4个方式，其中内连接包括其中连接字段 的值对于左表和右表都共有的记录，即不匹配 的记录不会包括在输出数据集中。外连接包括 左表和右表中的所有记录，既有匹配的记录也 有未匹配的记录。左连接包括左表中的所有记 录，以及右表中的连接字段都共有的记录。右 连接包括右表中的所有记录，以及左表中的连 接字段都共有的记录。默认值为内连接。。 2. 连接条件：选择一个或者多个字段使得左表和 右表进行连接，条件之间是取交集的。示例格 式：左表.列名1=右表.列名1 and 左表.列名 2=右表.列名2。
数据追加：是针对原有业务数据库系统分析基础上提出的，它解决的是在数据仓库初始 数据转载后，如何再向数据仓库输入变化的数据的问题。
数据拆分：是指把逻辑上是统一整体的数据分割成较小的、可以独立管理的物理单元进 行存储，以便于重构、重组和恢复，以提高创建索引和顺序扫描：
（1）能够选择系统内的数据源，通过数据融合的方式对数据进行连接； （2）能够选择系统内的数据源，通过数据融合的方式对数据进行追加； （3）能够选择系统内的数据源，通过数据融合的方式对数据进行拆分。
数据融合概念
数据融合概念的提出源自战争的需要，是依赖于军事应用的。
但随着数据融合的发展，它已经成为一门独立的学科，不受某一种应用明显的影响，而是借助于推理，对概念进行一般化，特殊化的综合分析来提出自己的问题。
数据融合是一个具有广泛应用领域的概念，很难给出一个统一的定义。
数据融合是针对一个系统中使用多个传感器这一特定问题而展开的研究方向，它的定义可以概括为：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、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。
按照这一定义，多传感器系统是数据融合的硬件基础，多源信息是数据融合的加工对象，协调优化和综合处理是数据融合的核心。
数据融合最早用于军事领域，美国国防部JDL（Joint Directors of Laboratories）从军事应用的角度将数据融合定义为这样的一个过程，即把来自许多传感器和信息源的数据进行联合（Association）、相关（Correlation）、组合（Combination）和估值的处理，以达到准确的位置估计（Position Estimation）与身份估计（Identity Estimation），以及对战场情况和威胁及其重要程度进行及时的完整评价。
吉林大学博士学位论文：多传感器数据融合问题的研究有的专家对上述定义进行了补充和修改，用状态估计代替位置估计，并加入了检测的功能，从而给出了如下定义：数据融合是一个多层次、多方面的处理过程，这个过程是对多源数据进行检测、结合、相关、估计和组合，以达到精确的状态估计和身份估计，以及完整及时的态势评估和威胁估计。
此定义有三个要点：数据融合是多信源、多层次的处理过程，每个层次代表信息的不同抽象程度；数据融合过程包括数据的检测、关联、估计与合并；数据融合的输出包括低层次上的状态身份估计和高层次上的总战术态势的评估。
从非军事应用的角度来说，数据融合是对多个传感器和信息源所提供的关于某一环境特征的不完整信息加以综合，以形成相对完整、一致的感知描述，从而实现更加准确的识别判断功能。
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四种结构的比较
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数据融合系统结构的主要设计实现特点
1）集中式处理结构 所有传感器数据都送到中心处理器处理和融合。 优点如下： ①所有数据对中心处理器都是可用的； ②可用较少种类的标准化处理单元； ③传感器在平台位置上的选择受限较少； ④所有的处理单元都在可接近的位置，增强了处 理器的可维护性。
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3、有反馈的分布式融合系统
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主要特点
由融合中心到每个传感器有一个反馈通道，这有 助于提高各个传感器状态估计和预测的精度。 增加了通信量，在考虑其算法时，要注意参与计 算的量之间的相关性。
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4、有反馈的全并行融合系统
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主要特点
是全并行、有反馈的融合结构。
通过传送通道，各传感器都存取其它传感器的当 前估计，各传感器都独立地完成全部运算任务。 系统有局部融合单元及全局融合单元，这是最复 杂的融合系统，但它非常有潜力。 这种结构方式可进行扩展，即把每个传感器扩展 成一个包含多个传态势评估
1）态势提取 2）态势分析 3）态势预测
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1）态势提取 从大量不完全的数据集合中构造出态势的一般 表示，为前级处理提供连贯的说明。 静态态势包括敌我双方兵力、兵器、后勤支援 对比及综合战斗力估价； 动态态势包括意图估计、遭遇点估计、致命点 估计等。
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2）态势分析 包括实体合并，协同推理与协同关系分析，敌 我各实体的分布和敌方活动或作战意图分析。 态势预测包括未来时刻敌方位置预测和未来兵 力部属推理等。
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2）分布式处理结构
各传感器都有自己的处理器，进行预处理，然 后把中间结果送到中心处理器进行融合处理。 优点如下： ①处理器连到每个传感器上以改进其性能； ②现有的平台数据总线(一般是低速的)可以频
繁地使用； ③分隔容易； ④增加新传感器或改进老传感器，可以更少地
触动系统软件和硬件。
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缺点： ①提供给中心处理器的有限数据，降低传感器
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缺点： ①可能要求专门的数据总线； ②硬件改进或扩充困难； ③由于所有的处理资源都在一个位置，所以易损 性增加了； ④分隔困难； ⑤软件开发和维护困难(因为与一个传感器有关 的变化可以影响到其余部分)。
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集中式系统的主要应用
收集来自单个平台上的多个传感器的数据，可 形成诸如舰艇或战斗机的信息显示，也可用于检测 对象相对单一的智能检测系统。
第二讲 数据融合系统结构形式
主要内容
1、数据融合的主要结构 2、数据融合系统的功能模型 3、数据融合的层次 4、数据融合系统的构成
2
2.1 数据融合的主要结构
数据融合系统的主要结构形式
1、集中式融合系统 2、无反馈的分布式融合系统 3、有反馈的分布式融合系统 4、有反馈的全并行融合系统
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优点： 1)能保持尽可能多的现场数据 2)提供其他融合层次所不能提供的细微信息
关联不上的那些点迹可能是新的点迹，也可能 是虚警，保留下来，在一定条件下，利用新点迹建 立新航迹，消除虚警。
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3）识别 主要指身份或属性识别，给出目标的特征，以 便进行态势和威胁评估。
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第一级处理的特点
所采用的网络结构不同，所对应的信息处理方 法也有所不同。 对分布式融合系统，所处理的对象是各个传感 器送来的航迹，首先要对它们进行关联，以保证不 同传感器对同一目标观测的航迹得到合并。
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2.2 数据融合系统的功能模型
数据融合的通用功能模型
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通用模型的特点
分为四级处理 1、第一级处理的主要内容： 1）数据和图像的配准 2）关联 3）跟踪和识别
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1）数据配准： 把从各个传感器接收的数据或图像在时间和空 间上进行校准，使它们有相同的时间基准、平台和 坐标系。
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2）数据关联： 把各个传感器送来的点迹与数据库中的各个航 迹相关联，同时对目标位置进行预测，保持对目标 进行连续跟踪；
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DFS模型
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数据融合技术的综合应用模型，其描述的是数 据融合技术支持下的综合性信息处理过程，而不是 数据融合技术本身。
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2.3 数据融合的层次
1、数据层(像素级)融合 2、特征级融合 3、决策级融合
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1、数据层(像素级)融合
特点： 1)直接在采集到的原始数据层上进行融合； 2)原始观测信息未经预处理之前或只进行很少 的处理就进行数据综合分析，是最低层次的融合； 3) 参与融合的传感器信息间具有一个像素的配 准精度。 应用： 多源图像复合、图像分析和理解； 同类雷达波形的直接合成； 多传感器数据融合的卡尔曼滤波等。
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3 、第三级处理
威胁评估是关于敌方兵力对我方杀伤能力及威 胁程度的评估； 具体包括综合环境判断、威胁等级判断及辅助 决策。
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4、第四级处理
优化融合处理，包括优化利用资源、优化传感 器管理和优化武器控制，通过反馈自适应，提高系 统的融合效果。 辅助决策 说明：“级”的概念并不意味各级之间有时序 特性，这些过程经常并行处理。
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2、无反馈的分布式融合系统
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主要特点
每个传感器都要进行滤波，称为局部滤波。
送给融合中心的数据是当前的状态估计，融合中 心利用各个传感器所提供的局部估计进行融合， 最后给出融合结果，即全局估计。
分布式融合系统所要求的通信开销小，融合中心 计算机所需的存储容量小，且其融合速度快，但 其性能不如集中式融合系统。
3
1、集中式融合系统
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主要特点
特点： 可利用所有传感器的全部信息进行状态估计、速 度估计和预测值计算。 主要优点： 利用全部信息，系统的信息损失小，性能好，目 标的状态、速度估计是最佳估计。 不足： 把所有的原始信息全部送给处理中心，通信开销 太大，融合中心计算机的存储容量要大。对计算 机要求高及数据关联困难。
融合的有效性； ②某些传感器对环境的严重干扰可以限制处理
器部件的选择，并增加了成本； ③传感器位置的选择受更多地限制； ④增加的各种单元都降低了可维护性，增加了 计算支持的负担和成本。
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分布式系统的主要应用
组合和相关来自空间和时间上各不相同的多平 台多个传感器的数据，大型军事防御系统采用这种 融合方式，多参数或参数间交叉影响的智能检测系 统也采用这种融合方式。