超宽带波导雷达和红外热成像仪称为智能周界安防系统的核心传感器，在实际应用中是需要与环境传感器联合工作。而环境传感器主要包括雨雪量传感器、光照度传感器和土壤湿度传感器等。多传感器融合涉及环境传感器与核心传感器之间的融合、基于环境信息的核心传感器融合。研制的多传感器融合接入设备总体架构如图6-12所示，由环境传感器与核心传感器两部分组成。
环境传感器与核心传感器主要根据环境传感器采集的环境信息，基于外场试验结果构建的探测参数配置样本库，对核心传感器的相关探测参数进行优化设置，并由核心传感器自动生成对应的目标探测置信度。
图6-12 多传感融合接入设备总体架构
核心传感器融合主要在实时采集现场环境信息的基础上，根据超宽带波导雷达目标探测和分类置信度以及红外热成像仪的目标提取与识别置信度进行最小方差融合，同时使用多个不同超宽带雷达间的目标探测结果，实现大范围流动水质和真实目标的区分，从而提高目标探测和识别分类的准确性、检测概率，降低环境变化引起的误报。
多传感器融合设备硬件系统的核心是控制器，由于长时间在室外工作，控制器对系统稳定性要求高，必须满足低功耗的嵌入式处理器要求。同时要求嵌入式微处理器，其主频处理速度必须完全可以满足周界报警的实时性处理要求，其主控制芯片及丰富的外围接口电路可用于连接各类传感器设备从而实现数据交换。基于多传感器数据融合的周界报警系统采用模块化结构（见图6-13），主要由传感器模块、A/D 转换模块、控制器、报警模块、执行模块和控制器必需的电源模块和存储器模块组成。
（1）多传感器接入融合设备核心部件设计。
多传感器接入融合设备核心部件主要由控制器模块、转换模块、报警输出模块、电源模块等四部分构成。
图6-13 多传感器硬件结构图
（2）多传感器数据融合算法设计。
将多传感器信息融合技术应用于周界报警系统中，并对系统中传感器的对象和环境中采集到数据，进行数据融合处理，然后再参与控制策略运算。本研究应用信息融合方法分为以下几类：一是基于估计和统计的经典方法，包括加权平均法、最小二乘法和D-S 证据理论等；二是信息论的融合，包括模板法、聚类分析的熵理论等；三是人工智能的融合方法，包括模糊逻辑、产生式规则、神经网络、遗传算法和模糊积分理论以及专家系统等。
在应用多传感器信息融合时，我们将A 看作系统可能决策的集合，B 看作传感器的集合，A 和B 的关系矩阵RA+B中的元素µi表示由传感器i 推断决策为i 的可能性，X 表示各传感器判断的可信度，经过模糊变换得到的Y 就是各决策的可能性。我们假设有m个传感器对系统进行观测，而系统的决策可能有n 个，则：
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传感器对各个决策的判断用定义在A 上的隶属函数表示，设传感器i 对系统的判断结果是：µi1/决策，µi2/决策，…，µin/决策n，0≤µy≤ 1 即认为结果为决策j 的可能性为µij，记作向量µ/i1/，µi2，µi3，…，µin，则m 个传感器构成A×B 的关系矩阵为：
将各传感器判断的可信度用B 上的隶属度X=｛x1/传感器1，x2/传感器2，…，x n/传感器n｝表示，那么，根据Y=X×R（A×B）进行模糊变换，就可得出：Y=（y1，y2，y3，…，yn），即综合判断后的各决策的可能性为y，最后，对各可能判决按照一定的准则（比如最大隶属度方法、中心法等）进行选择，得出最优结果。根据运算的y 值，采用以下规则进行判决应注意：①判决结果应有最大的隶属度。②判决结果的隶属度与必须大于某一阈值（一般情况取0.5）。③判决结果的隶属度与其他判决的隶属度值的差必须大于某一阈值（比如0.1）。
（3）周界报警的数据融合设计。
模糊推理的周界报警系统、红外热成像摄像仪、超宽带波导雷达、组合气象传感器的数据融合方法如图6-14所示。
图6-14 模糊推理的数据融合方法
基于模糊推理的数据融合的是在周界报警系统中，首先确定各个传感器的权重，在设计中我们设定红外热成像摄像仪、超宽带波导雷达、组合气象传感器的权重分别为W1=0.5，W2=0.3，W3=0.2；将最后的判决结果分为三种：有Y1、Y2、Y3；根据当前的工作状态，确定每个传感器X 对于每一判决Y 的隶属函数；再进行线性变换运算，即可确定最后的结果。根据结果得有无非法报警目标，应该启动预警报警预案。表6-1是在多个不同气候环境下，模糊融合在周界报警系统中的试验数据。
表6-1 模糊融合试验数据表
将模糊推理数据融合方法应用到多传感器的周界系统，与单一的传感器相比，具有更高的准确性的可信度。运行结果表明，这种方法对提高周界报警系统检测的可靠性是实用和有效的，可降低周界报警系统的误报率。
基于环境传感器与核心传感器，实时环境信息的核心传感器之间的两级融合机制，多传感器数据融合算法和模糊推理的周界报警系统、红外热成像摄像仪、超宽带波导雷达、组合气象传感器的数据融合方法，研制出多传感器融合接入设备。该设备主要实现了单台红外热成像仪、组合气象传感器、超宽带波导雷达的信息接入，并通过内置的嵌入式融合算法实现不同类型目标探测技术手段的融合。多传感器融合接入设备工程机样机如图6-15所示。
图6-15 多传感器融合接入设备工程机样机
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