第四讲多传感器信息
多传感器信息融合技术研究
多传感器信息融合技术研究一、引言随着科技的发展，传感器技术也得到了极大的进步。
传感器的种类、数量和分布不断增加，但难以充分利用这些传感器的信息。
多传感器信息融合技术可以帮助我们更好地利用这些信息。
本文将介绍多传感器信息融合技术的基本概念、研究内容和研究方向。
二、多传感器信息融合技术的基本概念多传感器信息融合技术是指将多个传感器的信息进行整合，通过某些方法将这些信息联合起来，获取更加全面、准确、可靠的信息。
多传感器信息融合技术是一种综合性技术，它涉及统计学、概率论、模式识别、人工智能、控制理论等多个领域。
三、多传感器信息融合技术的研究内容多传感器信息融合技术的研究内容主要包括以下几个方面：1. 传感器数据处理与融合方法：将传感器采集到的数据进行初步处理，去除噪声、滤波等，然后将不同传感器采集到的数据进行融合，归纳得到全面的信息。
传感器数据处理与融合方法是多传感器信息融合技术中的核心环节，它对系统准确性和可靠性的提高有着至关重要的作用。
2. 融合算法的设计与实现：根据传感器所采集到的不同数据类型，选择不同的融合算法适用于多种不同的系统环境，如传感器网络环境、多机器人协作环境、多目标跟踪环境等。
融合算法的设计与实现是多传感器信息融合技术的关键。
3. 系统建模与仿真：多传感器信息融合技术需要建立一套系统学理论，在建模时考虑多个传感器之间的关系，并将融合后的数据用于精确建模和仿真系统分析。
4. 系统集成与实例研究：多传感器信息融合技术在各个领域都有着广泛应用，如军事、遥感、智慧交通、环保、医疗等。
集成不同领域的应用，针对实际问题进行研究，解决实际问题，以提升现实中的效益。
四、多传感器信息融合技术的研究方向1. 提高系统可靠性：研究新的传感器节点设计方案，探索新的分布式传感器布局方式，提高系统的可靠性和稳定性，为制定更为合理且全面的解决方案和策略提供坚实的基础。
2. 发展新的融合算法：研究新的融合算法，通过对已有算法进行改进和创新，提高系统处理和融合效率、准确率，进一步提升整个系统的性能。
多传感器信息融合定位原理
多传感器信息融合定位原理
嘿，朋友们！今天咱就来好好聊聊多传感器信息融合定位原理。
想象一下，你就像一个在茫茫大海中航行的船长，而各种传感器就是你的瞭望员！
比如说你有个手机，里面的 GPS 就是一个传感器，它能告诉你大概的
位置，对吧？这就好像是一个瞭望员在远远地观察着陆地的方向。
但要是单靠它，可能就不够精确啦，可能会有些偏差呢，这时候就需要其他传感器来帮忙了呀！
哇塞，你再想想，还有加速度传感器呢，可以感知手机的运动状态，就像是另一个细心的瞭望员在关注着船只的行驶动态。
还有陀螺仪呢，能更好地确定方向，它不就是那个特别靠谱的瞭望员嘛！这些传感器就像一群小伙伴，每个人都有着自己独特的本事。
那多传感器信息融合定位原理是啥玩意儿呢？说白了，就是把这些小伙伴的信息都整合到一起呀！把GPS 的位置信息，加速度传感器的运动信息，陀螺仪的方向信息等等，统统放在一起，就像把各个瞭望员的报告综合起来一样，这样才能更精确地知道我们到底在哪里呀！
你看啊，如果只是依赖一个传感器，那不就像只听一个瞭望员的话，有可能会搞错方向或者位置吧？但当这些传感器的信息融合起来，哇，那可就不得了啦，就像是给了你一双超级厉害的眼睛，能特别清楚、准确地定位呀！难道你不想拥有这样超棒的定位能力吗？
这不就是多传感器信息融合定位原理的厉害之处嘛！它让我们在各种环境下都能更准确地找到自己的位置，就像有了一个超级贴心的导航仪一直在身边一样！简直太棒啦！我相信，随着科技的不断进步，这个原理会给我们带来更多的惊喜和便利，让我们的生活变得更加丰富多彩呢！。
多传感器信息融合技术ppt课件
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五、信息融合方法的实际应用
未完待续......
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5)其他内容，如空间信息融合、面向通用知识的融合、 信息融合中的智能数据库技术和精细化处理研究等。 6)确立具有普遍意义的信息融合模型标准和系统结构 标准。 7)将信息融合技术应用到更广泛的新领域。 8)改进融合算法以进一步提高融合系统的性能。 9)开发相应的软件和硬件，以满足具有大量数据且计 算复杂的多传感器融合的要求。
3混合型 混合型信息融合结构吸收了分散型和集中型信息融合结构的优 点，既有集中处理，又有分散处理，各传感器信息均可多次利用。 这一结构能得到比较理想的融合结果，适用于大型的多传感器信息 融合，但其结构复杂，计算量很大。
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4反馈型 当系统对处理的实时性要求很高的时候，如果总是试图 强调以最高的精度去融合多传感器信息融合系统的信息，则 无论融合的速度多快都不可能满足要求，这时，利用信息的 相对稳定性和原始积累对融合信息进行反馈再处理将是一种 有效的途径。当多传感器系统对外部环境经过一段时间的感 知，传感系统的融合信息已能够表述环境中的大部分特征， 该信息对新的传感器原始信息融合具有很好的指导意义。
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(一）、多传感器信息融合的融合层次
1像素层融合 它是最低层次的融合，是在采集到的传感器的原始信息层 次上(未经处理或只做很少的处理)进行融合，在各种传感器的 原始测报信息未经预处理之前就进行信息的综合和分析。其优 点是保持了尽可能多的战场信息;其缺点是处理的信息量大， 所需时间长，实时性差。
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2特征层融合 属于融合的中间层次，兼顾了数据层和决策层的优点。 它利用从传感器的原始信息中提取的特征信息进行综合分析和 处理。也就是说，每种传感器提供从观测数据中提取的有代表 性的特征，这些特征融合成单一的特征向量，然后运用模式识 别的方法进行处理。这种方法对通信带宽的要求较低，但由于 数据的丢失使其准确性有所下降。
多传感器信息融合技术的原理和应用
一、概述随着物联网、智能交通系统、智能制造等领域的迅速发展，传感器技术的应用日益广泛。
多传感器信息融合技术作为其中一种重要技术，其原理和应用备受关注。
本文将针对多传感器信息融合技术的原理和应用进行深入探讨。
二、多传感器信息融合技术的原理1. 传感器信息融合概述传感器信息融合是利用多个传感器获得的信息，通过合理的融合算法和处理方法，得到比单个传感器更准确、更全面的信息。
传感器信息融合技术在多领域有着广泛的应用，如军事、航空航天、智能交通等。
2. 传感器融合的优势多传感器信息融合技术的优势主要表现在提高信息获取的准确性、可靠性和全面性等方面。
通过融合多个传感器的信息，可以弥补单个传感器信息不足的缺陷，提高信息的综合利用效率。
3. 传感器信息融合的原理传感器信息融合的原理主要包括数据融合和决策融合两个方面。
数据融合是将来自不同传感器的原始数据进行整合处理，得到更完整、更准确的信息；决策融合则是基于融合后的数据进行分析和判断，得出最终的决策结果。
4. 传感器信息融合的方法在实际应用中，常见的传感器信息融合方法包括卡尔曼滤波、粒子滤波、最大似然估计等。
这些方法在不同的应用场景下都能够有效地实现传感器信息的融合和提取。
三、多传感器信息融合技术的应用1. 智能交通系统中的应用在智能交通系统中，通过融合多个传感器的信息，如地磁传感器、摄像头、雷达等，可以实现对车辆、行人的实时监测和跟踪，提高交通管理的效率和精准度。
2. 智能制造领域中的应用在智能制造领域，通过融合各类传感器的信息，可以实现对生产过程的实时监测和控制，提高生产效率和产品质量。
3. 军事领域中的应用在军事领域，多传感器信息融合技术被广泛应用于目标探测、识别和追踪等方面，可以提高军事作战的效能和保障国家安全。
四、多传感器信息融合技术的发展趋势1. 传感器融合技术的发展随着传感器技术的不断发展和进步，传感器信息融合技术也在不断演进，新的传感器类型和融合算法不断涌现。
多传感器信息融合及其应用综述
多传感器信息融合及其应用综述一、本文概述随着科技的不断发展，传感器技术已广泛应用于各个领域，如工业自动化、环境监测、航空航天、智能交通等。
这些传感器可以捕获各种物理量，如温度、湿度、压力、光强、声音、图像等，为人们的生产和生活提供了极大的便利。
然而，单一传感器往往难以满足复杂环境下对信息全面性和准确性的需求，因此，多传感器信息融合技术应运而生。
多传感器信息融合，即利用计算机技术对来自多个传感器的信息进行处理，提取有用的特征信息，并消除冗余和矛盾信息，最终形成对环境的全面、准确描述。
这种技术能够充分利用各传感器之间的互补性，提高信息的利用率和可靠性，为决策提供更为全面、准确的依据。
本文旨在对多传感器信息融合技术及其应用进行综述。
将介绍多传感器信息融合的基本原理和方法，包括数据预处理、特征提取、信息融合等步骤。
将重点介绍多传感器信息融合在各个领域中的应用案例，如工业自动化中的设备故障诊断、环境监测中的空气质量预测、航空航天中的目标识别与跟踪等。
将探讨多传感器信息融合技术面临的挑战和未来的发展趋势，以期为相关领域的研究和实践提供参考和借鉴。
二、多传感器信息融合的基本原理多传感器信息融合，又称为多源信息融合或多传感器数据融合，是一种将来自多个传感器或信息源的数据和信息进行集成、处理、分析和利用的技术。
其基本原理在于通过一定的算法和策略，将多个传感器提供的关于同一目标或现象的不完整、冗余或互补的信息进行联合处理，从而生成更为准确、全面和可靠的信息描述。
多传感器信息融合的基本原理主要包括三个层次：数据层融合、特征层融合和决策层融合。
数据层融合：也称为像素级融合，是在最底层的数据级别上进行的融合。
它直接对原始传感器数据进行操作，如图像数据的像素值、声音信号的波形等。
数据层融合能够最大限度地保留原始信息，但处理的数据量大，对传感器数据的同步性和配准精度要求高。
特征层融合：是在数据的中间层次进行的，即对提取出的特征信息（如目标的边缘、形状、速度等）进行融合。
2024年高考物理一轮复习 第13章 第4讲 传感器 实验：利用传感器制作简单的自动控制装置
第4讲传感器实验：利用传感器制作简单的自动控制装置目标要求 1.掌握制作传感器常用元件：光敏电阻、热敏电阻、金属热电阻、电阻应变片、霍尔元件的基本特性及工作原理.2.探究传感器的工作原理及传感器应用的一般模式.3.能利用传感器制作简单的自动控制装置．考点一常见的传感器一、传感器及其工作原理1．传感器的工作原理：能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等被测量，并能把它们按照一定的规律转换为便于传送和处理的可用信号输出．通常转换成的可用信号是电压、电流等电学量，或转换为电路的通断．把非电学量转换为电学量，可以很方便地进行测量、传输、处理和控制．传感器应用的一般模式如图所示：2．传感器的核心元件(1)敏感元件：能直接感受或响应外界被测非电学量的部分．(2)转换元件：能将敏感元件输出的信号直接转换成电信号的部分．(3)信号调整与转换电路：能把输出的微弱的电信号放大的部分．3．传感器的分类工作原理举例物理传感器利用物质的物理特性或物理效应感知并检测出待测对象信息力传感器、磁传感器、声传感器等化学传感器利用电化学反应原理，把无机或有机化学物质的成分、浓度转换为电信号离子传感器、气体传感器等生物传感器利用生物活性物质的选择性来识别和测定生物化学物质酶传感器、微生物传感器、细胞传感器等二、常见敏感元件1．光敏电阻(1)特点：光照越强，电阻越小．(2)原因：光敏电阻的构成物质为半导体材料，无光照时，载流子极少，导电性能差；随着光照的增强，载流子增多，导电性变好．(3)作用：把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量．2．热敏电阻和金属热电阻(1)热敏电阻热敏电阻一般由半导体材料制成，其电阻随温度的变化明显，温度升高电阻减小，如图甲所示为某一热敏电阻的阻值随温度变化的特性曲线．(2)金属热电阻有些金属的电阻率随温度的升高而增大，这样的电阻也可以制作温度传感器，称为热电阻，如图乙所示为某金属导线电阻的温度特性曲线．(3)作用：热敏电阻和金属热电阻都能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量．注意：在工作温度范围内，电阻值随温度上升而增加的是正温度系数(PTC)热敏电阻器；电阻值随温度上升而减小的是负温度系数(NTC)热敏电阻器．3．电阻应变片(1)电阻应变片的作用：电阻应变片能够把物体形变这个力学量转换为电阻这个电学量．(2)电子秤的组成及敏感元件：由金属梁和电阻应变片组成，敏感元件是应变片．(3)电子秤的工作原理金属梁自由端受力F⇒金属梁发生弯曲⇒应变片的电阻变化⇒两应变片上电压的差值变化1．传感器是把非电学量转换为电学量的元件．(√)2．传感器只能感受温度和光两个物理量．(×)3．随着光照的增强，光敏电阻的电阻值逐渐增大．(×)4．电子秤所使用的测力装置是力传感器，它是把力信号转换为电压信号．(√)霍尔元件的应用霍尔元件是根据霍尔效应原理制成的一种磁敏元件．一般用于电机中测定转子的转速，如录像机的磁鼓、电脑中的散热风扇等．(1)霍尔元件的工作原理：E、F间通入恒定的电流I，同时外加与薄片垂直的磁场B时，薄片中的载流子就在洛伦兹力作用下，向着与电流和磁场都垂直的方向漂移，使M、N间出现电压(如图所示)．(2)霍尔元件在电流、电压稳定时，载流子所受静电力和洛伦兹力二力平衡．(d为薄片的厚度，k为霍尔系数)．其中U H与B成正比，所以霍尔元(3)霍尔电压：U H＝k IBd件能够把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量．例1(2022·重庆卷·11)某兴趣小组研究热敏电阻在通以恒定电流时，其阻值随温度的变化关系．实验电路如图所示，实验设定恒定电流为50.0μA，主要实验器材有：恒压直流电源E、加热器、测温仪、热敏电阻R T、可变电阻R1、电流表A、电压表V.(1)用加热器调节R T的温度后，为使电流表的示数仍为50.0μA，须调节________________(选填一种给定的实验器材)．当R T两端未连接电压表时，电流表示数为50.0μA；连接电压表后，电流表示数显著增大，须将原电压表更换为内阻____________(选填“远大于”“接近”或“远小于”)R T阻值的电压表．(2)测得R T两端的电压随温度的变化如图所示，由图可得温度从35.0℃变化到40.0℃的过程中，R T的阻值随温度的平均变化率是____________kΩ·℃－1(保留2位有效数字)．答案(1)可变电阻R 1远大于(2)－1.2解析(1)由题知恒压直流电源E 的电动势不变，而用加热器调节R T 的温度后，导致整个回路的总电阻改变．而要确保电流表的示数仍为50.0μA ，则需控制整个回路的总电阻不变，故须调节可变电阻R 1.连接电压表后，电流表示数显著增大，则说明电压表与R T 并联后R 总减小，则根据并联电阻的关系有R 总＝R T R V R T ＋R V ＝R T R T R V＋1，则要保证R 总不变，须将原电压表更换为内阻远大于R T 阻值的电压表．(2)实验设定恒定电流为50.0μA ，由题图可得温度为35.0℃时电压表的电压为1.6V ，则根据欧姆定律可知此时热敏电阻R T1＝32kΩ；温度为40.0℃时电压表的电压为1.3V ，则根据欧姆定律可知此时热敏电阻R T2＝26kΩ，则温度从35.0℃变化到40.0℃的过程中，R T 的阻值随温度的平均变化率是k ＝ΔR T Δt＝－1.2kΩ·℃－1，负号表示随着温度升高R T 的阻值减小．例2为了节能和环保，一些公共场所用光控开关控制照明系统，光控开关可用光敏电阻控制，如图甲所示是某光敏电阻阻值随光的照度变化曲线，照度可以反映光的强弱，光越强照度越大，照度单位为：勒克斯(lx)．(1)如图乙所示，电源电动势为3V ，内阻不计，当控制开关两端电压上升至2V 时，控制开关自动启动照明系统．要求当天色渐暗照度降至1.0lx 时控制开关接通照明系统，则R 1＝________kΩ.(2)某同学为了测量光敏电阻在不同照度下的阻值，设计了如图丙所示的电路进行测量，电源(E ＝3V ，内阻未知)，电阻箱(0～99999Ω)．实验时将电阻箱阻值置于最大，闭合S 1，将S 2与1相连，减小电阻箱阻值，使灵敏电流计的示数为I ，图丁为实验时电阻箱的阻值，其读数为________kΩ；然后将S 2与2相连，调节电阻箱的阻值如图戊所示，此时电流表的示数恰好为I ，则光敏电阻的阻值为________kΩ(结果均保留3位有效数字)．答案(1)10(2)62.540.0解析(1)电阻R1和R0串联，有U1R1＝U0R0，U0＝2V，U1＝3V－2V＝1V，当照度为1.0lx时，电阻R0＝20kΩ，则R1＝10kΩ.(2)题图丁所示电阻箱读数为R2＝62.5kΩ，题图戊所示电阻箱读数R2′＝22.5kΩ，本题采用等效替代法测电阻，前后两次电路中的电流相等，则电路中的总电阻相等，则有R2＝R0′＋R2′，所以R0′＝40.0kΩ.例3(多选)如图是霍尔元件的工作原理示意图，如果用d表示薄片的厚度，k为霍尔系数，对于一个霍尔元件d、k为定值，如果保持I恒定，则可以验证U H随B的变化情况．以下说法正确的是(工作面是指较大的平面)()A．将永磁体的一个磁极逐渐靠近霍尔元件的工作面，U H将变大B．在测定地球两极的磁场强弱时，霍尔元件的工作面应保持水平C．在测定地球赤道上的磁场强弱时，霍尔元件的工作面应保持水平D．改变磁感线与霍尔元件工作面的夹角，U H将发生变化答案ABD解析将永磁体的磁极逐渐靠近霍尔元件的工作面时，B增大，I恒定，由公式U H＝kIB d知U H将变大，选项A正确；地球两极的磁场方向在竖直方向上，所以霍尔元件的工作面应保持水平，使B与工作面垂直，选项B正确；地球赤道上的磁场沿水平方向，只有霍尔元件的工作面在竖直方向且垂直于南北方向时，B才与工作面垂直，选项C错误；改变磁感线与霍尔元件工作面的夹角，B垂直工作面分量的大小发生变化，U H将发生变化，选项D正确．考点二实验：利用传感器制作简单的自动控制装置一、门窗防盗报警装置1．实验目的：了解门窗防盗报警装置，会组装门窗防盗报警装置．2．电路如图所示．3．工作原理：闭合电路开关S，系统处于防盗状态．当门窗紧闭时，磁体M靠近干簧管SA，干簧管两个簧片被磁化相吸而接通继电器线圈K，使继电器工作．继电器的动触点c与常开触点a接通，发光二极管LED发光，显示电路处于正常工作状态．当门窗开启时，磁体离开干簧管，干簧管失磁断开，继电器被断电．继电器的动触点c与常闭触点b接通，蜂鸣器H 发声报警．干簧管在电路中起传感器和控制开关的作用，继电器则相当于一个自动的双向开关．4．实验器材干簧管SA、继电器、发光二极管LED、蜂鸣器H、电源、导线若干、开关、电阻R、小磁体．5．实验步骤(1)连接电路前，要先判断一下干簧管是否可以正常工作．用磁体直接靠近干簧管，观察簧片能否正常工作．(2)确定各元件可以正常工作后，按照电路图连接电路．(3)接通电源后，将磁体靠近和离开干簧管，分别观察实验现象．二、光控开关1．实验目的：了解光控开关电路及控制原理，会组装光控开关．2．电路如图所示．3．工作原理：当环境光比较强时，光敏电阻R G的阻值很小，三极管不导通，发光二极管或继电器所在的回路相当于断路，即发光二极管不工作；继电器处于常开状态，小灯泡L不亮．当环境光比较弱时，光敏电阻R G的阻值变大，三极管导通，且获得足够的基极电流，产生较大的集电极电流，点亮发光二极管或驱动继电器吸合而点亮小灯泡L.4．实验器材发光二极管LED、晶体三极管VT、可调电阻R1、限流电阻R2、光敏电阻R G、集成电路实验板、直流电源、导线若干、黑纸、小灯泡L.5．实验步骤(1)按照电路图连接电路，检查无误后，接通电源．(2)让光敏电阻R G受到白天较强的自然光照射，调节电阻R1使发光二极管LED或小灯泡L 刚好不发光．(3)遮挡R G，当光照减弱到某种程度时，就会看到发光二极管LED或小灯泡L发光．(4)让光照加强，当光照强到某种程度时，则发光二极管LED或小灯泡L熄灭．6．注意事项(1)安装前，对实验器材进行测试，确保各元件性能良好后，再进行安装．(2)光控开关实验中，二极管连入电路的极性不能反接．(3)如果实验现象不明显，可用手电筒加强光照，或遮盖光敏电阻，再进行观察．例4在实际应用中有多种自动控温装置，以下是其中两种控温装置：(1)图(a)为某自动恒温箱原理图，箱内的电阻R1＝2kΩ，R2＝1.5kΩ，R3＝4kΩ，R t为热敏电阻，其电阻随温度变化的图像如图(b)所示．当a、b两点电势φa<φb时，电压鉴别器会令开关S接通，恒温箱内的电热丝发热，使箱内温度提高；当φa≥φb时，电压鉴别器会使S断开，停止加热，则恒温箱内的稳定温度为______℃，恒温箱内的电热丝加热时R t的取值范围为______．(2)有一种由PTC元件做成的加热器，它产生的焦耳热功率P R随温度t变化的图像如图(c)所示．该加热器向周围散热的功率为P Q＝k(t－t0)，其中t为加热器的温度，t0为室温(本题中取20℃)，k＝0.1W/℃.当P R＝P Q时加热器的温度即可保持稳定，则该加热器工作的稳定温度为________℃；某次工作中，该加热器从室温升高至稳定温度的过程中，下列温度变化过程用时最短的是________(填选项前的字母序号)．A．20～24℃B．32～36℃C．48～52℃D．60～64℃答案(1)25R t>3kΩ(2)70(68～72均可)B解析(1)由电路图可知，当满足R1R3＝R2R t时，即R t＝3kΩ时φa＝φb，此时由题图(b)可知温度为25℃，即恒温箱内的稳定温度为25℃；恒温箱内的电热丝加热时，R t的取值范围为R t>3kΩ；(2)P Q＝0.1(t－t0)(W)，P Q与温度t之间关系的图像如图；由图可知，当温度为70℃左右时，发热功率和散热功率相等，即此时物体的温度不再变化；由图可知，四个选项中，32～36℃时P R－P Q最大，即该过程用时最短，故选B.例5为了建设安全校园，某校物理教师带领兴趣小组的学生，利用光敏电阻和电磁继电器，为学校教学楼内所有楼梯口的照明灯安装了亮度自动控制装置．如图甲所示为他们设计的原理图，R0为光敏电阻(阻值随亮度的增加而减小)，R1为滑动变阻器，电磁继电器的衔铁由软铁(容易磁化和消磁)制成，R2为电磁铁的线圈电阻，K为单刀双掷开关．(1)为使楼内亮度降低到一定程度照明灯自动点亮，亮度升高到一定程度照明灯自动熄灭，单刀双掷开关应置于________(选填“a”或“b”)．(2)为了提升校园安全系数，使照明灯在不太暗的时候就点亮，滑动变阻器接入电路的电阻应____________(选填“调大”或“调小”)．(3)已知直流电路中的电流达到10mA时电磁继电器的衔铁正好会被吸下，R0从正午最亮到夜晚最暗的阻值变化范围为50～200Ω，R2约为5Ω，直流电源电动势E＝3V，内阻r约为1Ω，现有三个最大电阻阻值分别为100Ω、300Ω、3000Ω的滑动变阻器，为实现调控目标R1最好应选择最大阻值为________Ω的滑动变阻器．(4)兴趣小组同学想要对原设计进行改进，使亮度降低到一定程度触发衔铁吸下，请你在图乙的虚线框中用笔画线代替导线重新连接直流电路中c、d、e、f、g、h各点，以实现这一改进目标．答案(1)b(2)调大(3)300(4)见解析图解析(1)亮度降低R0变大，电流减小，电磁继电器力减小，衔铁被放开，此时照明灯应被点亮，所以单刀双掷开关应接b.(2)电磁继电器的衔铁被吸下或放开有一个电流的临界值，对应一个总电阻的临界值，所以滑动变阻器调得越大，对应R0的触发值越小，能使照明灯在不太暗的时候就点亮．(3)电动势为3V，触发电流为10mA，可得对应总电阻为300Ω.滑动变阻器选100Ω，R0可触发的阻值范围约为194～200Ω，范围太小，对应亮度太低；300Ω的阻值足够调控，对应R0触发值范围足够大；3000Ω阻值太大，对于某一亮度对应阻值的调节不精准．(4)为了实现“亮度降低到一定程度触发衔铁吸下”可让R0与电磁继电器并联，这样亮度降低时R0增大，电磁继电器中的电流增大，可触发衔铁被吸下，电路图如图．课时精练1.(多选)在如图所示的电路中，当用半导体材料做成的热敏电阻浸泡到热水中时，电流表示数增大，则说明()A ．在温度越高时，热敏电阻阻值越小B ．在温度越高时，热敏电阻阻值越大C ．半导体材料温度升高时，导电性能变差D ．半导体材料温度升高时，导电性能变好答案AD 解析由电流表的变化判断半导体的电阻的变化，温度升高时，电路中总电流增大，由闭合电路欧姆定律可知，总电阻减小，则温度升高，热敏电阻阻值减小，半导体材料导电性能变好，故A 、D 正确．2.(多选)霍尔元件的示意图如图所示，一块通电的铜板放在磁场中，铜板的前、后板面垂直于磁场，板内通有如图方向的电流，a 、b 是铜板上、下边缘的两点，则()A ．电势φa ＞φbB ．电势φb ＞φaC ．电流增大时，|φa －φb |增大D ．其他条件不变，将铜板改为NaCl 溶液时，电势结果仍然一样答案AC 解析铜板中的自由电荷是电子，电子定向移动的方向与电流的方向相反，由左手定则可判断出电子因受洛伦兹力作用向b 侧偏转，所以φa ＞φb ，故A 正确，B 错误；设前后板面间距为d ，因|φa －φb |＝U H ＝k IB d，所以电流增大时，|φa －φb |增大，故C 正确；若将铜板改为NaCl 溶液，溶液中的正、负离子均向b 侧偏转，|φa －φb |＝0，即不产生霍尔效应，故D 错误．3．如图是利用太阳能给LED 路灯供电的自动控制电路的示意图．R 是光敏电阻，R 0是保护定值电阻，日光充足时，电磁继电器把衔铁吸下，GH 接入电路，太阳能电池板给蓄电池充电，光线不足时，衔铁被弹簧拉起，与EF 接入电路，蓄电池给LED 路灯供电，路灯亮起，下列关于该电路分析正确的是()A．该光敏电阻阻值随光照强度增大而增大B．增加电源电动势可以增加路灯照明时间C．增大保护电阻R0阻值可延长每天路灯照明时间D．并联更多的LED路灯可延长每天路灯照明时间答案C解析日光充足时，电磁继电器把衔铁吸下，根据闭合电路欧姆定律，控制电路中电阻变小，电流变大，衔铁被吸下，则当日光充足时光敏电阻R阻值减小，故A错误；电动势增大，电阻不变情况下，电流增大，电磁继电器把衔铁吸下，减少了路灯照明时间，故B错误；增大保护电阻R0，减小了电流，延长了照明时间，故C正确；LED灯的盏数不影响控制电路，考虑蓄电池容量一定，可能减少照明时间，故D错误．4．(2022·河北卷·12)某物理兴趣小组利用废弃电饭煲的部分器材自制简易电饭煲，设计电路如图甲所示．选用的器材有：限温开关S1(手动将其按下，开始持续加热煮饭，当锅内温度高于103℃时自动断开，之后不能自动闭合)；保温开关S2(当锅内温度高于80℃时自动断开，温度低于70℃时自动闭合)；电饭煲的框架(结构如图乙所示)．自备元件有：加热电阻丝R(阻值为60Ω，用于加热煮饭)；限流电阻R1和R2(阻值均为1kΩ)；指示灯L1和L2(2.5V,0.6W，当电流低于30mA时可视为熄灭)；保险丝T.(1)按照兴趣小组设计的电路，下列说法正确的是________(多选)．A．按下S1，L1和L2均发光B．当锅内温度高于103℃时，S1自动断开，L1和L2均发光C．保温过程中，S2自动在闭合、断开状态之间交替切换D．当锅内温度低于70℃时，S2自动闭合，L1发光，L2熄灭(2)简易电饭煲制作完成后，试用时L1始终不亮，但加热和保温功能均正常．在不增加元件的前提下，断开电源，使用多用电表判断发生故障的元件．下列操作步骤的正确顺序是__________(填写各步骤前的字母)．A ．将选择开关旋转到“×100”位置B ．将两支表笔直接接触，调节“欧姆调零旋钮”，使指针指向欧姆零点C ．调整“指针定位螺丝”，使指针指到零刻度D ．测量指示灯L 1两端的阻值E ．将选择开关置于OFF 位置或交流电压最高挡操作时，将多用电表两表笔与L 1两端接触，若指针如图丙所示，可判断是________断路损坏；若指针如图丁所示，可判断是________断路损坏．(用电路中的元件符号表示)答案(1)CD (2)CABDE L 1R 1解析(1)按下S 1后L 2支路被短路，则L 2不会发光，A 错误；当锅内温度高于103℃时，S 1断开，而要温度降到70℃以下时S 2才会闭合，则此时L 2可能发光，此时电路中R 与R 1和L 1的串联部分并联，并联的整体再和L 2、R 2串联，R L ≈10.42Ω，则回路中并联部分的电阻R 并≈56.64Ω则回路总电阻R 总＝1067.06Ω则回路总电流I 总＝220V R 总≈0.21A 则L 2一定发光，此时并联的整体的电压为U 并＝I 总R 并≈11.89V则流过L 1的电流为I L1＝U 并R L ＋R 1＝11.891000＋10.42A ≈0.012A 流过L 1的电流小于30mA ，则L 1熄灭，B 错误；由题知，S 2在锅内温度高于80℃时自动断开，锅内温度降到70℃以下时S 2自动闭合，C 正确；当锅内温度低于70℃时，S 2自动闭合，L 2支路被短路，则L 2不会发光，此时电路中R 与R 1和L 1的串联部分并联，则此时流过L 1的电流为I L1′＝E R L1＋R 1＝2201000＋10.42A ≈0.218A ，此时流过L 1的电流大于30mA ，则L 1发光，D 正确．(2)多用电表的操作步骤为：调整“指针定位螺丝”，使指针指到零刻度——机械调零；将选择开关旋转到“×100”位置——选挡；将两支表笔直接接触，调节“欧姆调零旋钮”，使指计指向欧姆零点——欧姆调零；测量指示灯L1两端的阻值——测量；将选择开关置于OFF 位置或交流电压最高挡——关闭多用电表．故正确顺序为CABDE.由于使用时L1始终不亮，但加热和保温功能均正常，则说明R、L2、R2、T均正常，若指针如题图丙所示，可看出L1两端有1100Ω左右的电阻，则说明L1始终不亮的原因是L1断路损坏；若指针如题图丁所示，可看出欧姆表的示数几乎为零，但由于R L＝10.42Ω，此时选用的是“×100”挡，则说明灯泡L1正常，则说明L1始终不亮的原因是R1断路损坏．5．(2023·四川遂宁市模拟)高速路入口都安装有称量汽车重量的地磅．如图甲所示是某工厂生产的小型地磅结构图和电路图，其中R是压敏电阻，质量m0＝500kg的秤台平放在压敏电阻上，被称汽车停放在秤台上．已知电路中电源电动势为26V、内电阻r＝10Ω，电流表量程为0.3A、内阻R A＝10Ω，滑动变阻器R′的最大阻值为500Ω.如图乙是压敏电阻的阻值R 随压力F变化曲线．某设计人员对电流表上刻度重新赋值，使之能够从表盘上直接读出秤台上汽车的质量，他先后进行了以下操作．重力加速度g＝10m/s2.(1)断开开关S，撤去秤台上的汽车，把多用电表的旋钮旋到欧姆挡“×10挡”，通过正确调零后，用红、黑表笔接在压敏电阻两端，多用电表的表针指到如图丙所示位置，则压敏电阻R此时的电阻值为________Ω.(2)闭合开关S，设计人员通过调节滑动变阻器，使电流表读数为0.10A，并在此处标注为0kg，则此时滑动变阻器R′接入电路的电阻值为________Ω；2500kg处应标注在________A处．(3)设计人员按上述操作逐个刻度赋值后，经长时间使用，发现电池的电动势略有减小、内电阻有所增大．他重新调节滑动变阻器，使秤台空载时电流表读数仍为0.10A，然后再去测量汽车的重量．您认为现在的测量值相比汽车真实重量________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)答案(1)160(2)800.13(3)偏小解析(1)欧姆挡选择“×10挡”，则阻值为16.0×10Ω＝160Ω.(2)当仅有秤台时，压敏电阻的阻值为160Ω，根据闭合电路欧姆定律得E ＝I (R ＋R ′＋R A ＋r )，解得R ′＝80Ω，2500kg 的物体在秤台上时，此时压力为(2500＋500)×10N ＝3×104N ，压敏电阻的阻值约为100Ω，根据闭合电路欧姆定律得E ＝I 1(R 1＋R ′＋R A ＋r )，解得I 1＝0.13A.(3)根据E ＝I (R ＋R ′＋R A ＋r )，可得R ＝E I－R ′－R A －r ，电池的电动势偏小，则相同的电流下，R 的阻值偏小，结合题图乙可知汽车的质量的测量值偏小．6．(2023·上海市模拟)力传感器是高中物理实验中常见的一种传感器，它通过敏感元件把待测力这一物理量转化为相应的电信号来进行测量．(1)如图(a)所示，R 1、R 2、R 3、R 4为四个完全相同的应变片，弹性梁在外力的作用下产生形变时，应变片随之被拉伸或压缩，拉伸时电阻值变大，压缩时电阻值变小．现将R 2、R 3两个应变片粘贴在弹性梁的上表面，R 1、R 4两个应变片粘贴在弹性梁的下表面．当弹性梁右端受力向下弯曲时，R 2、R 3的电阻值________，R 1、R 4的电阻值________(均选填“变大”“变小”或“不变”)．采用如图(b)所示的电路图测量电路，已知电源电动势为E ，内阻不计．每片应变片的初始电阻为R 0.当弹性梁右端受到外力作用，四个应变片电阻变化量的绝对值均为Δx ，则A 、B 两端的电压U AB ＝______.(2)如图(c)所示为半导体薄膜压力传感器的电阻值R 随压力F 变化的图线．读图可知，压力为1N 时该图像的斜率为__________kΩ/N ，压力为5N 时该图像的斜率为________kΩ/N.要使传感器对力的变化测量较为灵敏，应选择在区间__________(选填“1N ”或“5N ”)附近．答案(1)变大变小Δx R 0E (2)24 1.751N 解析(1)当弹性梁右端受力向下弯曲时，R 2、R 3拉伸，电阻变大，R 1、R 4压缩，电阻变小．R 1两端电压U 1＝R 0－Δx 2R 0E ，R 3两端电压U 3＝R 0＋Δx 2R 0E ，所以U AB ＝|U 1－U 3|＝Δx R 0E .(2)压力为1N 时该图像的斜率为k ＝58－102kΩ/N ＝24kΩ/N ，压力为5N 时该图像的斜率为kΩ/N＝1.75kΩ/N，要使传感器对力的变化测量较为灵敏，则压力改变量相同的k′＝26－128情况下，电阻变化大，即斜率大的更灵敏，故在1N附近．。
多传感器信息融合及其运用
多传感器信息融合及其运用多传感器信息融合是指通过多个传感器收集的数据进行融合，以提高信息的准确性和可靠性。
在许多应用领域，如无人驾驶汽车、机器人导航和环境监测等，多传感器信息融合发挥着重要的作用。
在传感器网络中，每个传感器可以收集到特定的信息，例如温度、湿度、光强等。
由于各种因素的影响，每个单独的传感器可能存在一定的误差。
多传感器信息融合可以通过对多个传感器收集的数据进行融合和分析，减小误差，得到更加准确和可靠的结果。
多传感器信息融合的核心思想是将不同传感器的数据进行权衡和组合，从而得到更准确的结果。
对于每个传感器的测量结果，可以通过建立数学模型或者使用机器学习的方法来估计其误差。
然后，可以利用这些误差估计值来确定每个传感器数据的权重。
根据权重，可以将每个传感器数据进行组合，得到融合后的结果。
多传感器信息融合可以用于许多实际应用中。
在无人驾驶汽车中，通过融合多个传感器的数据，可以实时地感知车辆周围的环境，包括道路状况、障碍物等，从而提供更准确的车辆控制。
在机器人导航中，多传感器信息融合可以帮助机器人实时感知周围的环境，并进行地图构建和路径规划。
在环境监测中，多传感器信息融合可以帮助提高对环境参数的监测精度，例如空气质量监测和水质监测等。
多传感器信息融合也面临一些挑战和难题。
不同传感器之间可能存在的差异和不一致性，例如测量范围、精度和响应时间等。
这些差异需要通过校准和校正等方法来解决。
数据融合的过程涉及到大量的计算和处理，对计算资源要求较高。
多传感器信息融合还需要考虑数据的时序特性和时延问题，以保证实时性和准确性。
多传感器信息融合是一门重要的技术，可以提高信息的准确性和可靠性。
通过合理设计和优化算法，可以克服各种挑战和困难，实现多传感器信息融合的目标。
随着传感器技术的不断发展和应用的扩大，多传感器信息融合将在更多的领域发挥作用，并为人类社会带来更多的便利和发展机遇。
3.4知识点4 多传感器数据融合
知识点12 多传感器数据融合12．0 多传感器数据融合定义美国国防部从军事应用的角度将多传感器数据融合定义为这样的一个过程:把来自许多传感器和信息源的数据进行联合、相关、组合和估值的处理，以达到精确的位置估计与身份估计，以及对战场情况和威胁及重要程度进行适时的完整评价。
如果我们用状态估计代替位置估计，并加入了检测的功能，就可以得到多传感器数据融合的如下定义：信息融合是一种多层次、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。
这一定义包含了三个要点：首先，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；其次，数据融合过程包括数据的检测、关联、估计与合并；最后，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。
多传感器数据融合包括了多传感器的目标探测、数据关联、跟踪与识别、情况评估和预测。
这样做的基本目的是通过融合得到比单独的各个输入数据更多的信息。
这一点是协同作用的结果，即由于多传感器的共同作用，使系统的有效性得以增强。
多传感器数据融合是一种多源信息的综合技术，通过对来自不同传感器的数据进行分析和综合，可以获得被测对象及其性质的最佳一致估计。
多传感器数据融合就是将经过集成处理的多种传感器信息进行合成，形成对外部环境某一特征的一种表达方式。
12．1 多传感器数据融合的现实意义与优势多传感器数据融合技术具有以下现实意义：（1）多传感器数据融合提高信息的准确性和全面性。
与一个传感器相比，多传感器数据融合处理可以获得有关周围环境更准确、全面的信息；（2）该技术还降低信息的不确定性，一组相似的传感器采集的信息存在明显的互补性，这种互补性经过适当处理后，可以对单一传感器的不确定性和测量范围的局限性进行补偿；（3）数据融合提高系统的可靠性，某个或某几个传感器失效时，系统仍能正常运行；（4）多传感器数据融合还能增加系统的实时性。
多传感器信息融合
多传感器信息融合技术的介绍1.引言多传感器信息融合(又称多传感器数据融合)，是一门新兴技术，在许多领域得到广泛应用。
它是利用计算机技术与数据处理方法，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分析与综合，按照所需的决策进行信息的综合处理过程，能充分利用多个传感器资源．通过对这些传感器及其观测信息的合理分配和使用，把多个传感器在空间或时间上的冗余或互补信息依据某种准则来进行组合．以获得被测对象的一致性解释或描述，使该传感器系统由此获得比它的个组成部分的子集所构成的系统更优越的性能。
它是一个多级别、多层次、多方位和多角度的处理过程，通过这种处理过程可以产生新的有意义的信息，而这些新的信息是一传感器无法获得的。
其主要目标是基于各传感器分离的观测信息，通过对信息的优化组合导出更多的有用信息。
在实际应用中，是利用多传感器共同或联合的操作优势，来提高整个传感器系统或检测系统的有效性和可靠性。
2.基本概念及原理2.1 多传感器数据融合所谓的多传感器系统是指在系统中采用多个同质或异值的传感器共同联合工作完成对对象和环境的检测。
信息融合指在多传感器信息系统中为完成对某个对象或环境特征的描述，将来自不同途径，不同时间，不同空间的传感器信息协调成统一的特征表达的信息处理过程。
所谓多传感器数据融合就是人们通过对空间分布的多源信息——各种传感器的时空采样，对所关心的目标进行检测、关联（相关）、跟踪、估计和综合等多级功能处理，以更高的精度、较高的概率或置信度得到人们所需要的目标状态和身份估计，以及完整、即使的态势和威胁评估，为工作人员提供决策信息。
多传感器数据融合有三个主要的功能：(1)在多个层次上对多源信息进行处理，每层代表信息处理的不同级别；(2)器过程包含检测、关联（相关）、跟踪、估计和综合；(3)结果包括低层次上的状态和属性估计，以及高层次上的处理结果优劣评估。
2.2 数据融合分层信息融合分为3层：即数据层融合，特征层融合及决策层融合。
机器人技术中的多传感器信息融合
机器人技术中的多传感器信息融合随着科技的不断发展，机器人技术正在逐渐成为人类生活的重要组成部分。
机器人的使用范围越来越广泛，从普通家用机器人、生产制造机器人到救援机器人等，都需要机器人能够对环境进行感知和决策，从而完成任务。
而多传感器信息融合技术对机器人的感知和决策能力的提升具有重要意义。
一、多传感器信息融合的意义多传感器信息融合是指利用多个传感器获取的信息进行综合分析，从而得出更为准确、全面的结论的技术。
机器人使用传感器对环境进行感知，但单一的传感器不能覆盖所有信息。
因此，多传感器信息融合可以有效的弥补单一传感器的不足，获得更加完整和精确的信息，提高机器人对环境的感知和理解能力。
这对于机器人在工业、医疗等领域的应用具有重要意义。
二、多传感器信息融合技术的应用常见的机器人传感器包括视觉传感器、激光雷达、超声波传感器、惯性传感器等。
基于不同的传感器，可以获得不同的信息。
如果将这些信息进行融合处理，可以得到更为准确的信息结果，从而可以更好地完成任务。
以机器人自主导航为例，机器人需要根据传感器获取的信息感知自身所处的环境并计算出最优路径，以达到目标。
单一传感器的感知范围和信息量限制了机器人的感知能力，而多传感器信息融合可以用来改善这一限制。
在实际使用中，多传感器信息融合可以应用到很多领域。
比如，在工业制造领域，机器人需要完成某一工艺流程，而这个流程需要考虑到高精度、高速度等多个方面的因素，此时就需要通过多传感器信息融合来提高机器人的准确性和速度。
在医疗领域，机器人可以通过多传感器信息融合来获得病人更全面的身体信息，从而对病情进行更加准确的估计和判断。
三、多传感器信息融合技术的优势多传感器信息融合具有很多优势。
首先，通过融合多个传感器，可以减轻单个传感器的负担，从而延长了机器人的使用寿命。
其次，多传感器信息融合可以提高机器人的感知范围和感知精度，使得机器人可以更好地适应复杂的环境。
此外，多传感器信息融合还可以让机器人做出更为准确的决策，并能更好的适应环境的变化，更好地完成任务。
多传感器信息
根据课程的介绍，我们更多的是适用分布式融合系统，以下我们选择的就是分布式融合系统来完成这个课题。
多传感器信息融合可分为三个层次，分别为数据级融合、特征级融合和决策级融合。
想要利用多个传感器来追踪一个加速物体的运动，首先就要注意的是，在追踪这个物体运动轨迹的实时性，所以，传感器处理数据的时间不能过长，融合中心的通信量需要有着严格的控制。
其中我们常用的三种级别的信息融合，数据级融合的数据量太大，处理代价高、时间长、实时性弱、通信量大，同时由于都是传输的原始数据，对融合中心的负担过大，要求融合系统有很强的判别能力，对数据进行纠错处理，所以不适用。
经过综合性的考虑我们选择的是特征级的融合。
特征级融合是中间层次的融和，先对各传感器的原始信息进行特征（如目标边缘、方向、速度等）提取，然后对特征信息进行综合分析和处理，得到融合后的特征，从而更有利于决策。
特征级融合实现了信息压缩，有利于实时处理，并能最大限度地给出决策分析所需要的特征信息。
特征级的对于目标状态融合的有以下几个步骤。
首先由传感器接收数据，传感器的输出参量数据有角度（方位角和仰角）、距离、被观测平台的参数、真实的状态向量；然后进行数据配准，通过坐标变换或单位换算，把各传感器输出数据变换成统一的数据表达形式，使其具有相同的数据结构；数据关联是把来自多传感器输出的参量与观测目标联系起来，以保证这些观测源于同一个目标；然后进行状态估计，确定目标的运行轨迹，得到估计问题的解。
由此而能对运动中目标进行追踪。
在分布式融合方式下，各个传感器首先基于自己的观测进行判决，然后将判决结果传输到融合中心；融合中心根据所有传感器的判决进行假设检验，从而形成最终的判决。
这样的做法，将数据的第一级处理交给传感器，传送而来的数据已经是经过处理的参数，已经带有目标的方向性，不再是混沌的原始数据，而且经过数据配准的数据已经是统一化的数据，融合中心处理起来会快很多，实时性大大加强。
以上方式属于目标状态信息融合，主要用于多传感器目标跟踪领域，最适合用于本命题。
多传感器信息融合技术
多传感器信息融合技术在当今科技飞速发展的时代，多传感器信息融合技术正逐渐成为众多领域的关键技术之一。
从智能交通系统到医疗诊断，从工业自动化到环境监测，它的应用无处不在，为我们的生活和社会带来了诸多便利和进步。
那么，什么是多传感器信息融合技术呢？简单来说，它是将来自多个不同传感器的数据进行综合处理和分析，以获取更全面、更准确、更可靠的信息。
这些传感器可以是各种各样的，比如摄像头、雷达、激光传感器、温度传感器、湿度传感器等等。
每个传感器都有其独特的性能和特点，能够测量不同的物理量或参数，但单独使用时往往存在局限性。
想象一下，在自动驾驶汽车中，仅仅依靠一个摄像头来感知周围环境是远远不够的。
摄像头在光线良好的情况下能够提供清晰的图像，但在恶劣天气或光线昏暗时可能就会失效。
而雷达则不受光线影响，能够在各种天气条件下探测到物体的距离和速度。
将摄像头和雷达所获取的数据融合在一起，就能够更全面地了解车辆周围的情况，从而做出更准确的驾驶决策。
多传感器信息融合技术的实现并非易事，它需要解决一系列的关键问题。
首先是数据的校准和同步。
由于不同传感器的工作原理和精度不同，所采集到的数据可能存在偏差和时间上的不一致。
因此，在进行融合之前，需要对这些数据进行校准和同步，以确保它们在时间和空间上的一致性。
其次是数据的关联和匹配。
不同传感器所获取的数据可能描述的是同一个对象，但由于测量角度和精度的不同，数据的表现形式可能会有所差异。
如何准确地将这些相关的数据关联和匹配起来，是信息融合的重要环节。
再者是融合算法的选择和优化。
目前，常用的融合算法包括加权平均法、卡尔曼滤波、贝叶斯估计等等。
不同的算法适用于不同的场景和数据特点，需要根据具体情况进行选择和优化，以达到最佳的融合效果。
多传感器信息融合技术的优势是显而易见的。
它能够提高系统的可靠性和稳定性。
当某个传感器出现故障或受到干扰时，其他传感器的数据仍然能够为系统提供支持，从而保证系统的正常运行。
多传感器信息融合技术ppt课件
19.2 传感器信息融合的一般方法
❖ Bayes统计理论认为，人们在检验前后对某事件的发 生情况的估计是不同，而且一次检验结果不同对人们的 最终估计的影响是不同的。
❖ 先验知识：
P(A1) 、 P(A2) 、…、 P(An) 表示事件A1，A2，…，An
发生的概率，这是试验前的知识称为“先验知识”。
4）融合计算：涉及到以下问题，对多传感器的相关
观测结果进行验证、分析、补充、取舍、修改和状
态跟踪估计；对新发现的不相关观测结果进行分析
和综合；生成综合态势，并实时地根据对传感器观
测结果通过数据融合计算，对综合态势进行修改；
态势决策分析。
10
19.2 传感器信息融合的一般方法
19.2.1 数据融合处理的一般过程
21
19.2 传感器信息融合的一般方法
Bayes统计理论
• 在考虑可靠度情况下传感器测量需要解决的一个关键问题： 真值和测量值。
• 考察一个随机试验，在该试验中n个互不相容的事件A1，A2， …，An必然会发生一个，且只能发生一个，用P（Ai）表示Ai
发生的概率，则有：
n
PAi 1
i 1
❖ 设利用一传感器对A事件的发生进行检测，检测结果为B ，则Ai为真值，B为测量值。
图19-1 多传感器信息融合的结构形式
7
19.1 传感器信息融合分类和结构
传感器1输入 传感器2输入…传感器3输入 并行融合时，各个传感器 直接将各自的输出信息传
传感器
传感器
传感器
输到传感器融合中心，传
1
2
3
感器之间没有影响，融合
信息融合中心
中心对各信息按适当的方
法综合处理后，输出最终
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已有的量测数据集合是下列三种可能之一
（1）已有目标量测集合。有已经检测到的目标的 量测数据组成的集合，每一个已检测到的目标都 有一个对应的量测集合。
（2）新目标量测集合。由来自于真实目标但目 前没有对应目标集合的量测数据组成的集合。
怎么做？
利用目标的现有航迹，考虑目标的最大运动速度、 机动变化和各种测量误差等因素，可以预测目标下 一个时刻的量测应该在某个范围之内，根据这个范 围设立一个窗口，就可把其他目标的量测以及干扰 所产生的假量测拒之门外。该窗口称为跟踪门，跟 踪门内的量测成为有效量测，这种方法称为门限过 滤技术。
门限的大小直接影响数据关联的结果。门限过小， 可能丢失目标的量测；门限过大，就可能失去抑制 其他目标和干扰的作用。
xi2 x12 x22 K xn2
i 1
几种常用的向量范数，设向量 X (x1, x2 ,L , xn )T
(3)向量的∞-范数
X
max 1in
x1
(4)向量的p-范数
n
X p p
xi p , 1 p
i 1
可以证明在一定假设条件下，g(k)服从自由度为m
的 分2 布。
残差向量的m维高斯概率密度函数为
（1）实现航迹初始化。 （2）观测数据直接融合中的量测数据关联。
量测与量测关联实际上是一个统计判决问题，常 用的方法有两类：
(1)基于统计距离的判决规则；
(2)基于概率的判决规则。 基于概率的判决规则是通过引入航迹存在概
率或航迹可感知概率将概率数据关联和联合概 率数据关联算法扩展应用于航迹的起始和终止。
航迹与航迹的关联主要用于航迹融合，通过航 迹与航迹的关联确定来自于多个传感器的局部航 迹是否来自于同一个目标，然后再对同一目标的 航迹进行融合，得到系统航迹。
航迹与航迹的关联算法主要有两大类：
一类是统计航迹关联算法
另一类是模糊航迹关联算法
4.2 量测与航迹关联的最近邻方法
同一目标航迹的相邻两个量测具有相关性，因此， 在进行数据关联时不需要将传感器当前时刻的所有 量测与已有的每条航迹逐个进行比较和判断。
跟踪门的选择原则：
以前一个采样周期的预测点为波门中心，使相邻 延续量以较大的概率落入跟踪门。
4.2.为
z(k) H (k)x(k) V (k)
(4.1)
式中: z(k) 是R传m 感器在k时刻的观测向量；
H (k) Rmn 是观测矩阵；
V (k) Rm 是观测（量测）噪声； V(k)是高斯白噪声，均值为零，协方差矩阵(正定)为 R(k),；
4 数据关联技术
数据关联是目标跟踪系统的核心部分，最 近邻方法是最早的数据关联技术。
本章主要介绍数据关联的概念和常用的数 据关联方法。
4.1 数据关联概述
目标所处环境的复杂性使得在目标跟踪过程中， 传感器获得的量测数据存在干扰，比如：从邻近的 物体反射回来的回波、大气及电磁干扰信号等，这 都会导致传感器量测与目标之间对应关系的模糊性。
其中，P(k | k 为1状) 态一步预测误差的协方差矩阵。
残差向量的范数定义为
g(k) dT (k)S 1(k)d (k)
(4.4)
补充：向量的范数
对n维实空间 R中n 的任一向量X，按一定规则有 一确定的实数与其相对应，该实数记为 ，若X 满足X下面三个性质： (1)非负性 X 0, X 0当且仅当X=0
• 量测与航迹关联
量测与航迹关联是对落入跟踪门内的有效回波 与已知目标的量测预测值进行比较，确定量测与 航迹的正确对应关系。
量测与航迹关联的目的是对已有航迹进行保持 或对状态进行更新
通过量测与航迹的关联，可以将量测分为已 有航迹的延续量测、新航迹的起始量测和虚警 量测。
对于延续量测，根据一定准则与已有航迹配对， 使航迹得到延续，并用当前的量测代替预测值， 实现状态更新。
对于新航迹的起始量测，根据实际情况的要求 进行处理。
常用的量测与航迹的关联方法有三类： (1)最近邻方法 (2)贝叶斯类方法 概率数据关联法、联合概率数据关联法、多假 设法 (3）极大斯然方法 联合极大似然法、航迹分裂法
• 航迹与航迹关联
在分布式多传感器融合系统中，每个传感器都 有自己的信息处理系统，他们分别对自己的量测 进行处理，形成局部航迹，融合中心接收每个传 感器的局部航迹然后进行融合，形成系统航迹。 融合中心在进行航迹融合时必须首先确定各个局 部航迹是否是来自于同一目标的航迹，此时就需 要进行航迹与航迹的关联。
（3）虚警集合。由噪声、干扰或杂波等产生 的量测数据组成的集合。
数据关联是把来自一个或多个传感器的量测数据 与已有的量测数据集合进行关联分析，确定它们是 否来自于同一数据源。
分析后未关联的量测，可能有两种情况：
（1）可能来自于新目标。
（2）可能是由噪声或杂波产生的虚警。
根据关联的数据类型，数据关联可分为以下三种： （1）量测与量测关联。
定义滤波残差向量d(k)为
d (k) z(k) zˆ(k | k 1) z(k) H (k)xˆ(k | k 1)
(4.2)
其中，Z(k)为观测向量，zˆ(k | k为1观) 测预测向量， xˆ(k | k 1为) 状态的一步预测 。
残差协方差矩阵为 S(k) H (k)P(k | k 1)H T (k) R(k) (4.3)
(2)齐次性 对任意的实数，X X
(3)三角不等式 对任意的向量Y Rn, X Y X Y
则称该实数 X 为向量X的范数
几种常用的向量范数，设向量 X (x1, x2 ,L , xn )T
(1)向量的1-范数
n
X 1
xi x1 x2 K xn
i 1
(2)向量的2-范数
n
X 2
（2）量测与航迹关联。 （3）航迹与航迹关联。
其中，前两种主要用于集中式融合系统，第三种 主要用于分布式融合系统。
• 量测与量测关联
在集中式多传感器信息融合系统中，来自不同 传感器的局部量测在融合处理之前，首先需要进 行量测与量测关联，确定源于同一个目标的多传 感器量测组合。
量测与量测关联主要用于：
f (d (k)) exp(g(k) / 2)