关于多传感器数据融合,下列说法正确的是
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也称:数据融合、多传感器信息融合、信息融合
多传感器数据融合是把多个传感器对同一被测量的观测按一定准则分析综合,以获得比单个传感器更准确、更可靠的一致性描述,例如用陀螺仪与加速度计互补改善姿态测量。
多传感器数据融合(也称信息融合)是指:充分利用不同时间与空间的多传感器信息资源,采用计算机技术对按时序获得的多传感器观测信息在一定准则下加以自动分析、综合、支配和使用,获得对被测对象的一致性解释与描述,以完成所需的决策和估计任务,使系统获得比它的各组成部分更优越的性能。
其目的是通过数据组合而不是依赖输入信息中的任何个别元素,推导出更多的信息,得到最佳协同作用的结果,即利用多个传感器共同或联合操作的优势,提高传感器系统的有效性,消除单个或少量传感器的局限性。
多传感器数据融合的基本原理类似人脑综合处理信息: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可冗余或互补的信息依据某种准则进行组合,以获得被测对象的一致性解释或描述,使该信息系统获得比其各组成部分的子集所构成的系统更优越的性能。
各传感器的信息可能具有不同特征:实时的或非实时的,快变的或缓变的,模糊的或确定的,相互支持的或互补的,也可能是互相矛盾和竞争的。融合的任务就是按准则对这些信息进行综合。
被观测目标处于一定的时间和空间度量中,因此对目标运动状态的观测存在时间性和空间性问题。
单一传感器存在局限:陀螺仪可准确测量运动状态,但静止时存在零点漂移;加速度计在静止或可忽略运动加速度时可由重力方向估计俯仰与横滚角,但非静止时受运动加速度影响。两者特性互补:陀螺仪动态准确、静止漂移,加速度计在重力主导时可估计倾斜、动态受干扰。
将两者输出按一定准则分析综合,可形成对姿态的一致性描述,从而改善姿态准确性。该互补改善成立的条件是:两者的信息经过统一坐标和时间基准,可共同约束俯仰与横滚等姿态量;仅凭重力方向不能确定航向角,且融合时依据各自在不同状态下的可信程度进行综合——静止或低动态时更多依赖加速度计的角度信息,动态时更多依赖陀螺仪的运动信息,并对陀螺仪的漂移进行估计和补偿。
在车辆周围环境感知中,激光雷达输出点云数据用于构建环境三维结构,摄像头输出带目标检测框的图像用于识别车辆及车道线,毫米波雷达输出雷达扫描图用于探测周围目标。三类数据汇合后可形成以车辆为中心的环境感知结果,实际视场由安装与覆盖决定,体现多源数据融合后的全方位环境感知能力。这属于多传感器在空间上对同一环境的多方位观测与汇合,是数据融合基本思想的具体体现。
教材把融合联系于人类综合多种感觉认识环境的过程,说明其目的在发挥多源互补或冗余信息,改善系统有效性。历史与应用背景是解释技术发展,不能直接充当某一算法的验证。
时间融合综合不同时间的观测,空间融合综合同一时刻不同位置的观测;可先时间后空间、先空间后时间,或联合处理。方法应协调时间、位置、状态和任务,不能把不对应的数据只因数量多就合并。
适当融合可提高准确性和全面性,利用冗余支持容错,以互补扩展信息,改善可靠性、实时性与经济性。收益依误差关联、信息质量、计算与通信资源及任务条件;多个传感器同时受同一偏差影响时,不能仅靠数量保证偏差消失。
基础测试统一使用选择题,先确认概念、定义和关键判断是否扎实。
关于多传感器数据融合,下列说法正确的是
陀螺仪与加速度计互补改善姿态测量,其成立条件不包括
在车辆环境感知中,激光雷达点云、摄像图像与毫米波雷达扫描图不能直接在原始数据层相加融合,主要原因是