信息融合技術

信息融合又稱數據融合，也可以稱為傳感器信息融合或多傳感器信息融合。

信息融合技術可概括為：利用計算機技術對按時序獲得的若干傳感器的觀測信息在一定準則下加以自動分析、綜合處理，以完成所需的決策和估計任務而進行的信息處理過程。按照這一定義，多傳感器系統是信息融合的硬件基礎，多源信息是信息融合的加工對象，協調優化和綜合處理是信息融合的核心。

從軍事角度講，信息融合可以理解為對來自多源的信息和數據進行檢測、關聯、相關、估計和綜合等多級多方面的處理，以得到精確的狀態和類別判定以及進行快速完整的態勢和威脅估計。

也可以認為，信息融合或數據融合技術是利用計算機技術對來自多傳感器（同類或不同類）探測的多源信息按一定規則進行自動分析和綜合後自動生成人們所期望的合成信息的信息處理技術。它包括多類型、多源、多平台傳感器所獲得的各種情報信息（如數據、照片、視頻圖像等信息）進行採集、傳輸、彙集、分析、過濾、綜合、相關及合成，快速進行情報處理和自動圖形標繪。其主要技術有以下幾點。

① 數據融合理論方法研究。

② 多探測器不完全測量數據融合的算法研究。

③ 專家系統在數據融合中的應用技術。

④ 目標自動識別方法研究。

⑤ 並行處理技術在數據融合中應用研究。

⑥ 數據融合中信息的可靠採集、分析和資源保護安全技術等。

採用信息融合技術有以下優點。

（1）提供穩定的工作性能

系統中各傳感器彼此獨立地提供目標信息，任一傳感器的失效、受到外界干擾而探測不到某目標時，它並不影響其他傳感器的工作性能。

（2）提高空間分辨力

利用多傳感器可以用幾何方法形成一個傳感器孔徑，以獲得比任何單一傳感器更高的分辨力。

（3）獲得更準確的目標信息

多傳感器提供的不同信息減少了關於目標或事件的假設集合。此外，對同一目標或事件的多次（同一傳感器的不同時序上）或多個（同一時刻不同傳感器）獨立測量進行有效綜合可以提高可信度，改進檢測性能。

（4）獲得單個傳感器不能獲得的目標信息

傳感器之間的頻率互補性可以擴大空間、時間的覆蓋範圍，增加測量空間的維數，減少電子對抗措施（隱蔽、欺騙、偽裝）和氣象、地形干擾而造成的檢測盲點。多傳感系統固有的冗餘度，將改進系統工作的可靠性和容錯性。

此外，信息融合技術還能增加指揮決策的正確性和可靠性，降低武器系統的成本；在一定範圍內通過恰當地分配傳感器可以同時檢測和跟蹤更多敵方目標。

當然多傳感器信息融合系統性能的提高是以增加系統的複雜度為代價的。

軍事領域有兩種融合系統：一種是局部的、自主的融合系統，它從同一平台上的多路傳感器蒐集數據，例如對同一平台上的激光、紅外信息進行融合。另一種是全局的或區域的融合系統，它是對具有更大空間差、時間差的傳感器進行綜合、相關處理。

按照數據抽象的不同層次，融合可分為三級，即像素級融合、特徵級融合和決策級融合。

像素級融合是指在原始數據層上進行的融合，即各種傳感器對原始信息未作很多預處理之前就進行的信息綜合分析，這是最低層次的融合。

特徵級融合屬於中間層次，它對來自傳感器的原始信息進行特徵提取，然後對特徵信息進行綜合分析和處理。

特徵級融合可劃分為兩類：目標狀態信息融合和目標特性融合。

特徵級目標狀態信息融合主要用於多傳感器目標跟蹤領域。融合系統首先對傳感器數據進行預處理以完成數據校準，然後主要實現參數相關和狀態向量估計。

特徵級目標特性融合就是特徵層聯合識別，具體的融合方法仍是模式識別的相應技術，只是在融合前必須先對目標特徵進行相關處理，把特徵向量分類成有意義的組合。

決策級融合是一種高層次融合，其結果為指揮控制決策提供依據。因此，決策級融合必須從具體決策問題的需求出發，充分利用特徵融合所提取的測量對象的各類特徵信息，採用適當的融合技術來實現。決策級融合是三級融合的最終結果，直接針對具體決策目標，融合結果直接影響決策水平。

但是，決策級融合首先要對原傳感器信息進行預處理以獲得各自的判定結果，所以預處理代價高。

當使用多個分佈在不同位置上的傳感器對運動目標進行觀測時，各傳感器在不同時間和不同空間的觀測值將不同，從而形成一個觀測值集合。

從這些觀測值得出對目標運動狀態的綜合估計，可以進行時間融合或空間融合。時間融合是指按時間先後對目標在不同時間的觀測值進行融合，主要用於單傳感器的信息融合；空間融合指對同一時刻不同位置傳感器的觀測值進行融合，適用於多傳感器信息的一次融合處理。但在實際應用中，為獲得目標狀態，通常兩種融合聯合使用。

隨着系統的複雜性日益提高，依靠單個傳感器對物理量進行監測顯然限制頗多。因此在故障診斷系統中使用多傳感器技術行多種特徵量的監測(如振動、温度、壓力、流量等)，並對這些傳感器的信息進行融合，以提高故障定位的準確性和可靠性。此外，人工的觀測也是故障診斷的重要信息源．但是．這一信息來源往往由於不便量化或不夠精確而被人們所忽略。信息融合技術的出現為解決這些問題提供了有力的工具．為故障診斷的發展和應用開闢了廣闊的前景。通過信息融合將多個傳感器檢測的信息與人工觀測事實進行科學、合理的綜合處理．可以提高狀態監測和故障診斷智能化程度。

信息融合技術是隨着雷達信息處理和指揮自動化系統的發展而形成的。它是關於如何協同利用多源信息，以獲得對同一事物或目標更客觀、更本質認識的綜合信息處理技術。指揮自動化系統中的信息融合，是指對來自多個傳感器的數據與信息進行多層次、多方面檢測、關聯、相關、估值和綜合等處理，以達到精確的狀態與身份估計，以及完整、及時的態勢和威脅評估。

由於各類傳感器的性能相互差別很大，所測物理量各不相同，有互補性，它們協同動作就能獲取比單傳感器更多、更有效的信息，主要體現在：系統可靠性高；更大的空間和時間覆蓋範圍；良好的置信度和分辨率；增加了測量空間的維數，拓寬了偵察範圍；系統生存能力強、抗毀性好。

由於習慣上的原因，很多文獻仍使用數據融合。信息融合的基本原理是：充分利用傳感器資源．通過對各種傳感器及人工觀測信息的合理支配與使用．將各種傳感器在空間和時間上的互補與冗餘信息依據某種優化準則或算法組合來，產生對觀測對象的一致性解釋和描述。其目標是基於各傳感器檢測信息分解人工觀測信息．通過對信息的優化組合來導出更多的有效信息。

隨着計算機技術、通信技術的快速發展，且日趨緊密地互相結合，加之軍事應用的特殊迫切需求，作為數據處理的新興技術——信息融合技術，在近10年中得到驚人發展並已進入諸多軍事應用領域。