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多传感器数据融合技术综述

一、多传感器数据融合的定义

数据融合技术（MultipleSensorInformationFusion，MSIF）又称

信息融合技术，它的研究起源于军事指挥智能通讯系统，即C3I

（Command，Control，CommunicationandIntelligence）系统建设的

需求，早期研究也多来自于军事方面的应用。而随着工业系统的复杂

化和智能化，该技术已被推广到民用领域，如医疗诊断、机械故障诊

断、空中交通管制、遥感、智能制造、智能交通、工业智能控制及刑

侦等等。作为前沿领域技术，无论是军用系统还是民用系统，都趋向

于采用数据融合技术来进行信息综合处理。在知识爆炸的信息时代，

数据融合技术就显得尤其重要，它能避免数据富有但信息贫乏的情况

发生。

数据融合是关于协同利用多传感器信息，进行多级别、多方面、

多层次信息检测、相关、估计和综合以获得目标的状态和特征估计以

及态势和威胁评估的一种多级信息自动处理过程。它将不同来源、不

同模式、不同时间、不同地点、不同表现形式的信息进行融合，最后

得出被感知对象的精确描述。数据融合其实也就是对数据的提取和处

理，得出最终的有效信息。多传感器数据融合也就是用各种不同的传

感器观测信息，然后将不同来源、不同形式、不同时间、不同地点的

信息通过计算机技术，对按时间顺序获得的若干传感器的观测信息，

用某种方法自动分析、综合，得到更加有效的信息。

二、国内外研究概况

美国国防部JDL（JointDirectorsofLaboratories）从军事应用的角

度将数据融合定义为一种多层次、多方面的处理过程，即把来此许多

传感器和信息源的数据和信息加以联合（Association）、相关

（Correlation）和组合（Combination），以获得精确的位置估计（Position

Estimation）和身份估计（IdentityEstimation），以及对战情况和威胁

及其重要程度进行了适时的完整评价。

数据融合近三十年来取得了迅速发展，如今美国、英国、德国、

法国、加拿大、俄罗斯、日本、印度等国都有学者和技术人员在开展

数据融合技术的研究，这一领域的研究内容和成果已大量出现在各种

学术会议和公开的学术期刊上，例如美国三军数据融合年会、SPIE

国际年会、IEEETransonAES，IEEETransonIT，IEEETransonAC，

IEEETransonSMC，IEEETransonIP，以及IEEE其他相关的会议和

期刊中。当前，美国等军事强国的各类作战指挥自动化系统（C3I，

C4ISRT）和战争情报收集系统中都有较强的数据融合功能。此外，

美国三军、某些大公司、大学均建立了专门的实验系统，以开发、评

估各种数据融合算法系统。为了进行广泛的国际交流，1998年美国

成立了国际数据融合年会（InternationalSocietyofInformationFusion，

简称ISIF），每年举行一次数据融合国际学术会议。

从已发表的公开文献来看，我国1998年开始有关数据融合的文

献才陆续多起来。随着国外数据融合技术研究的发展和计算机存贮能

力的大幅度提高，近几年我国对数据融合方面的研究日益重视。已有

一批高等院校和研究所展开了研究，比如四川大学研制的多航管雷达

数据融合系统，该系统性能达到了世界领先水平，且已经实地运行于

广州白云、深圳、成都双流等多家航空港。中科院遥感所开发的图像

数据融合软件，已成功地应用在卫星地面站的图像分类与识别中。由

于大批院校和研究所的技术投入，国内有关数据融合的研究取得了许

多成果并已投入到应用当中，出现了许多热门研究方向，如多目标跟

踪系统、有初步综合能力的多传感器数据融合系统等。目前新一代舰

载、机载、弹载和各种C3I系统正在向多传感器数据融合方向发展，

并将会有更多的多传感器数据融合系统投入到军事民用的各个方面

中去。

三、多传感器数据融合的基本原理

多传感器数据融合的基本原理就像人脑综合处理信息的过程一

样，它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

合理支配和使用，把多个传感器在时间和空间上的冗余或者互补信息

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

该信息系统由此而获得比它的各组成部分的子集所构成的系统更优

越的性能。传感器之间的冗余数据增强了系统的可靠性，传感器之间

的互补