基于参数估计的多传感器数据融合算法研究

为提高多传感器数据融合精度,结合传感器网络的特点及应用实例,研究分批估计、自适应加权和方差估计算法在数据融合中的有效性、准确度和实时性,提出按测量方差的自适应加权数据融合算法,利用600个传感器所提供的实例数据,对几种算法进行仿真,并比较了几种算法的有效性及其融合精度的差异,其结果表明采用自适应加权算法可以有效提高融合精度,对考虑了环境噪声的多传感器数据采集系统较为适合.     

标量及对角阵加权的序贯估计融合算法研究

针对多传感器分布式估计融合系统,在最小化估计误差的协方差矩阵迹的准则下,采用标量加权及对角阵加权融合方法,提出了估计误差相关条件下的序贯处理式最优估计融合Kalman滤波器。该融合滤波器以两传感器估计融合算法为基础,对传感器采集信息依次进行融合计算,得到多传感器融合结果。比较两种算法与局部滤波器的估计精度,并进行了仿真。仿真结果表明了基于加权估计融合的序贯处理算法的可行性和有效性。     

基于异常数据预处理和自适应估计的WSN数据融合算法

针对无线传感器网络（wireless sensor network,WSN）存在节点能量受限、测量精度低、生存期短等问题,提出一种基于异常数据预处理和自适应估计加权融合算法（abnormal data-preprocessing adaptive estimation weighting fusion,ADAEWF）。为了提高算法可靠性,提出了基于异常数据检测、简单多数原则和节点综合支持度函数的数据预处理机制;为了减小测量误差对融合精度的影响,基于分批估计和自适应理论对节点测量值进行自适应估计加权数据融合;然后,建立了WSN仿真模型,并分别获得了ADAEWF、自适应预测加权数据融合算法（adaptive forecast weighting data fusion,AFWDF）和算术平均值法下融合结果的均方误差和网络有效生存期。仿真结果显示：ADAEWF算法融合精度和网络有效生存期均优于AFWDF和算术平均值法,表明ADAEWF算法在提高融合数据有效性、网络有效生存期和融合精度方面具有优越性。     

测距传感器数据在线自适应加权融合

针对移动机器人的测距系统,采用了红外线传感器与超声波传感器共同测距,避免了因使用单个传感器进行多次测量而降低系统的实时性和产生信号串扰问题;应用自适应加权数据融合估计算法对实时测量数据进行在线融合估计,只对当前采样时刻的测量数据进行自适应加权融合,而各传感器的加权因子则通过传感器的测量数据进行方差在线学习估计以自适应方式进行调整,使融合结果的均方误差始终最小,实现两种传感器在功能上的互补;实验结果表明,该方法提高了整体测距精度,得到了被测距离更加准确的估计.     

基于带无偏输入的加权融合算法

给出了带输入估计的卡尔曼滤波算法,比较了带输入估计的卡尔曼滤波算法和标准卡尔曼滤波算法的差别,在此基础上提出了一种最优加权的数据融合方法,分析了最优权值的分配原则,给出了最优加权下的多传感器融合算法.该算法首先计算出各个传感器当前的滤波精度,依据各传感器当前时刻的滤波精度分配权值,同时测量方差的时变特性使得每次测量信息得到充分的利用,通过仿真比较了该方法与平均分配权值方法效果的差别,实验结果表明了该算法的有效性.     

多传感器测量中的方差估计

在多传感器加权融合算法中，各传感器的权值仅由传感器的测量方差决定。假设各传感器噪声为平稳过程且相互独立，本文提出了待测状态未知且时变情况下．多传感器测量方差的估计算法，并讨论了估计方差的统计特性，证明了估计的无偏性。针对工程中环境噪声的变化，进一步提出了加窗方差估计方法，并给出了窗口宽度和估计精度的关系．使算法能有效地跟踪环境噪声的变化。该算法无需设置依赖于环境的初始值，并给出了递推公式．使其可用于对多传感器测量方差的实时自适应估计。仿真结果直观地说明了估计方法的有效性。     

多传感器数据融合在矿井安全监测中的应用

针对矿井安全监测数据不准确、安全评判不可靠的问题,提出了一种基于多传感器数据融合的两级数据融合方法。一级融合先利用分批估计算法对单个传感器数据进行处理,提高数据采集的准确性,再采用自适应加权算法对同类多个传感器数据进行处理,获得矿井各环境参数的融合值;二级融合将矿井各环境参数的融合值与矿井安全标准特征向量进行灰色关联度分析,得到矿井安全状况的一致估计。实例验证了该方法的可行性和有效性。     

非平稳随机序列的自适应加权融合算法

针对非平稳的多传感器测量信号的融合问题,提出了一种非平稳随机序列的自适应加权融合算法,它能够实时估计并自适应地在线调整各传感器的最优加权因子。仿真研究表明:该算法能够有效地减小融合估计值的方差,提高测量精度。     

多传感器数据采集系统中的数据融合研究

针对多传感器数据采集系统的准确性与可靠性的要求,提出了单传感器分批估计融合与模糊理论中的相关性函数与加权自适应算法相结合的数据融合方法。首先,对每一只传感器进行分批估计融合,得到了较为可靠的局部决策值。然后,利用模糊理论中的相关性函数,计算出每只传感器与其它传感器的相关程度,并剔除掉那些相关程度较低的传感器的局部决策值。最后,在权的最优分配原则下,利用加权自适应算法对剩下的局部决策值进行数据融合。该方法能在数据先验知识未知的情况下,客观地反映各个传感器的可靠程度。数据分析结果表明:与同类融合方法相比,该方法具有更高的精度。     

一种改进的多无线传感器数据分批估计自适应加权融合算法

为解决温室大棚中多无线传感器监测数据融合精度低的问题,提出了一种改进型的分批估计自适应加权融合算法。算法首先对单个无线温度传感节点一段时间内所采集的数据根据容许函数阈值剔除误差较大的数据,然后对该温度传感器的数据进行分批估计得出该节点某一段时间内的最优估计值,以此得到该区域所有无线温度传感节点最优估计值后,依据权值最优分配原则对每组传感器数据进行组内自适应加权融合,从而计算得到该段时间内温室大棚的温度精确值。通过实验验证得出：相对于平均值法与传统的分批估计算法,本算法数据融合易于实现,融合值相对误差值更低,稳健性更好。     

基于梯度融合规则的医学图像融合方法*

为了更好地满足临床诊断和治疗的需要,本文提出了一种在图像融合阶段对测量值进行自适应梯度加权和图像重建时采用CoSaMP重建算法相结合的方法。该算法首先对两幅源图像分块并进行稀疏表示,同时利用观测矩阵进行测量。在测量数据融合阶段引入图像梯度来反应图像本身的边界信息,先计算每幅分块子图像的梯度;然后利用自适应梯度加权的融合规则得到融合的测量数据,并对融合测量数据进行随机压缩采样;最后通过CoSaMP算法对采样数据进行信息重构实现测量数据的恢复。该方法克服了图像融合时信息畸变的缺陷,并且可以根据不同融合区域自动调整融合规则的权重系数,有效地避免了设置固定权重系数造成的融合误差。实验结果和评价指标验证了本文算法的有效性和先进性。     

无线传感器网络网内数据融合的研究

针对目前无线传感器网络(WSNs)网内数据融合所面临的一些挑战,提出了一种基于无线传感器网络分布式K-平均聚类(DKCWSNs)算法的WSNs节点传感数据的分组策略,并采用基于自适应加权的数据融合方法对分组后的感知数据进行融合处理,从而获得更合理的结果.最后,通过实例验证了该方法的有效性.     

基于区域特征的非下采样Contourlet变换卫星云图融合

对不同的卫星云图进行融合处理,可为灾害性天气的监测和预警提供更为全面的信息,提出一种基于区域特征的非下采样Contourlet变换(NSCT)卫星云图融合新方法。首先,采用NSCT对卫星云图进行多尺度和多方向分解,得到低通子带系数和各带通方向子带系数;然后,对低通子带系数采用基于图像区域相关系数和区域能量的自适应融合规则,对各带通方向子带系数采用加权和区域方差相结合的融合规则;最后,对融合系数进行NSCT逆变换得到融合云图。实验结果表明,该算法在增强融合云图的纹理及边缘等细节信息的同时,能更好地保留源红外云图的红外信息,融合效果更好。     

基于数据融合的过载参数校准技术的研究

线加速度传感器是飞行试验获取飞机各机体轴系过载参数的基础,利用离心机对线加速度传感器进行校准是符合传感器真实物理意义的校准,在分析了安装旋转半径是影响传感器校准精度主要因素的基础上,提出了用重力场下的校准数据反算传感器在离心机上的旋转半径,并将自适应加权数据融合方法应用于单传感器的测试系统中精确计算旋转半径,从理论和实践两个方面验证了该方法的有效性,提高了线加速度传感器的校准精度。     

神经网络和SVM多传感器融合的隧道CO体积分数研究

利用BP,RBF神经网络、支持向量机(SVM)不同信息融合模型对高速公路隧道中失效CO传感器数据融合研究,比较了单一融合模型融合效果和不同最优加权信息融合模型融合效果。仿真实验表明:3种单一融合模型对隧道CO体积分数融合的有效性,其中单一SVM融合模型效果最好。最优加权融合性能均优于单一融合模型,其中,BP与SVM最优加权融合精度最高。还分析单一融合模型输出之间的冗余度对最优加权融合精度的影响规律,该规律为参与最优加权融合的单一模型筛选提供了一种新方法。     

序贯处理的多传感器航迹融合算法研究

基于分布式的多传感器航迹融合系统,采用序贯处理的方法并结合矩阵加权的融合算法,在估计误差协方差阵迹最小的准则下,提出了估计误差相关条件下的航迹融合算法,从理论上对算法的航迹融合性能进行了分析,并进行了仿真。仿真结果表明了基于序贯处理的融合算法的可行性和有效性。     

基于自适应理论的影像合成技术

提出了一种基于对偶树复小波-Contourlet变换的自适应影像合成新算法。算法将全色图像和多光谱图像进行对偶树复小波-Contourlet变换分解后,针对不同的频率域特点选择不同的合成规则。对低频系数选取区域能量的加权系数自适应合成规则,对高频系数特性选用了区域特征自适应的合成规则,最后通过重构得到合成图像。将其他的合成算法和本算法进行了主观和客观的对比,结果表明,基于对偶树复小波-Contourlet变换区域特征自适应的影像合成算法是一种有效可行的影像合成算法。     

基于小波变换的区域特征加权自适应图像融合算法

提出了一种基于小波变换的区域特征加权自适应图像融合算法。首先对源图像做小波变换,分解成低频和高频图像,分解后的低频图像选取一组区域特征进行自适应动态加权,高低频图像采用区域能量融合规则,再对得到的低频和高频图像进行小波反变换。实验结果表明该方法能得到较好的融合效果。     

基于传感器融合技术的机器人远程控制系统设计

结合数据融合技术与无线传输技术,提出了一种基于传感器融合的机器人远程控制系统设计方法。机器人端采用FMCE毫米波雷达与摄像机进行多传感器融合,机器人端与远程PC端采用局域网进行通信,本地PC端对机器人进行远程控制时功能主要有两个,第一个是根据现场作业环境实时控制机器人移动,第二个是在PC端选择目标对象后让机器人生成行驶路径后自动跟踪目标对象,路径跟踪控制器采用的是线性二次型调节器(LQR),这种基于传感器融合的机器人远程控制系统设计方法,具有高效、智能、可靠、精确等优点,可以应用于各种需要机器人协助完成的任务中,如无人巡检、智能交通等领域。