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以家为家，以乡为乡，以国为国，以天下为天下。——《管子》

多传感器数据融合技术及其应用

作者姓名：严怀成黄心汉王敏

作者单位：华中科技大学控制科学与工程系

摘要：多传感器数据融合技术是一门新兴前沿技术。近年来，多传感器数据融合技

术已受到广泛关注，它的理论和方法已被应用到许多研究领域。主要论述了多传感器数

据融合的基本概念、工作原理、数据融合特点与结构、数据融合方法及其应用领域，并

总结了当前数据融合研究中存在的主要问题及其发展趋势。

关键词：多传感器；数据融合；融合方法；复杂工业控制

0引言

多传感器数据融合是一个新兴的研究领域，是针对一个系统使用多种传感器这一特

定问题而展开的一种关于数据处理的研究。多传感器数据融合技术是近几年来发展起来

的一门实践性较强的应用技术，是多学科交叉的新技术，涉及到信号处理、概率统计、

信息论、模式识别、人工智能、模糊数学等理论。

近年来，多传感器数据融合技术无论在军事还是民事领域的应用都极为广泛。多传

感器融合技术已成为军事、工业和高技术开发等多方面关心的问题。这一技术广泛应用

于C3I（command，control，communicationandintelligence）系统、复杂工业过程

控制、机器人、自动目标识别、交通管制、惯性导航、海洋监视和管理、农业、遥感、

医疗诊断、图像处理、模式识别等领域。实践证明：与单传感器系统相比，运用多传感

器数据融合技术在解决探测、跟踪和目标识别等问题方面，能够增强系统生存能力，提

高整个系统的可靠性和鲁棒性，增强数据的可信度，并提高精度，扩展整个系统的时间、

空间覆盖率，增加系统的实时性和信息利用率等。

1基本概念及融合原理

1．1多传感器数据融合概念

数据融合又称作信息融合或多传感器数据融合，对数据融合还很难给出一个统一、全面

的定义。随着数据融合和计算机应用技术的发展，根据国内外研究成果，多传感器数据

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数据资源，采用计

算机技术对按时间序列获得的多传感器观测数据，在一定准则下进行分析、综合、支配

和使用，获得对被测对象的一致性解释与描述，进而实现相应的决策和估计，使系统获

得比它的各组成部分更充分的信息。

1．2多传感器数据融合原理

多传感器数据融合技术的基本原理就像人脑综合处理信息一样，充分利用多个传感器资

源，通过对多传感器及其观测信息的合理支配和使用，把多传感器在空间或时间上冗余

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。具体地说，

多传感器数据融合原理如下：

（1）N个不同类型的传感器（有源或无源的）收集观测目标的数据；

（2）对传感器的输出数据（离散的或连续的时间函数数据、输出矢量、成像数据或一

个直接的属性说明）进行特征提取的变换，提取代表观测数据的特征矢量Yi；

（3）对特征矢量Yi进行模式识别处理（如，聚类算法、自适应神经网络或其他能将特

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征矢量Yi变换成目标属性判决的统计模式识别法等）完成各传感器关于目标的说明；

（4）将各传感器关于目标的说明数据按同一目标进行分组，即关联；

（5）利用融合算法将每一目标各传感器数据进行合成，得到该目标的一致性解释与描

述。

2多传感器数据融合方法

利用多个传感器所获取的关于对象和环境全面、完整的信息，主要体现在融合算

法上。因此，多传感器系统的核心问题是选择合适的融合算法。对于多传感器系统来说，

信息具有多样性和复杂性，