物联网信息融合技术的应用探析

2023-06-23 理论教育版权反馈

【摘要】：随着科技发展及社会生活、工业生产等需求的不断增长，物联网应用的领域正在不断扩大，信息融合技术已成功地应用于众多的领域。利用传感器网络，可以对森林火灾进行监测，将传感器节点随机抛洒在森林中，节点彼此协作，执行分布式感知任务，及时发现起火地点，以方便及时开展救火行动。

随着科技发展及社会生活、工业生产等需求的不断增长，物联网应用的领域正在不断扩大，信息融合技术已成功地应用于众多的领域。其应用领域大致分为军事应用和民事应用两大类。

1.信息融合在军事上的应用

具体表现在单兵作战，单平台武器系统和C4ISR等多个领域。多传感器数据融合系统主要包括静止或运动军事目标（如指挥所、雷达站、舰船、飞机、导弹等）的检测、定位、跟踪和识别，战场态势感知、指挥、控制与决策，以及态势估计和威胁估计等。军事领域绝大部分是在敌对的现实世界中进行的。在敌对的现实世界里，被观测目标的运动状态基本上是未知的、难以预测的或不易确定的，它与传感器系统之间的关系是敌对的、不合作的，它会利用速度快、机动性强的优势躲避传感器的探测，甚至干扰传感器的探测或发送虚假信息，传感器获得的信息可能是不连续的、间断的，数据率也基本上是不固定的。被观测目标的这些特点对信息融合系统提出了较高的要求，如系统要有可变的响应特性，快速、精确的信息处理能力，必要时还要求人工干预等。军事应用是多传感器数据融合技术诞生的源泉，主要用于包括军事目标的检测、定位、跟踪和识别。这些目标可以是静止的，也可以是运动的。具体应用包括海洋监视、空对空、地对空防御系统。海洋监视系统包括潜艇、鱼雷、水下导弹等目标的检测、跟踪和识别，典型的传感器包括雷达、声纳、远红外、综合孔径雷达等。空对空、地对空防御系统的基本目标是检测、跟踪、识别敌方飞机、导弹和反飞机武器，典型的传感器包括雷达、ESM接收机、远红外、敌我识别传感器、电光成像传感器等。相关应用的例子有：

1）人员、装备及单兵监测系统：通过在人员、装备上附带各种传感器，可以让各级指挥员比较准确、及时地掌握我方状态。

2）敌情监测：通过在敌方阵地部署各种传感器，可以了解敌方武器部署情况，为我方确定进攻目标和进攻路线提供依据。在敌军驻地和可能的进攻路线上部署大量传感器，能够及时发现敌军的进攻行动、争取宝贵的应对时间，并可根据战况快速调整和部署新的传感器网络。

3）作战效能评估：在被攻击目标附近部署传感器网络，从而可评估目标破坏程度，为进一步的军事行动提供决策支持。

4）核能、生物、化学攻击的侦察：借助于传感器网络可以及早发现我方阵地上的生、化污染，提供快速反应时间从而减少损失。

2.信息融合在民事上应用

民事领域主要用于机器人、智能制造、智能交通、医疗诊断、遥感、刑侦和保安等领域。如医学诊断和治疗：通过在病人身上安装特殊用途的传感器节点，如心率和血压监测设备，可以对一些高危病人如冠心病、脑溢血等患者进行24小时监测，以帮助诊断及治疗；另外可通过在人体器官中植入一些微型传感器以改善某些患病器官的功能，如SSIM（Smart Sen-sors and Integrated Microsystems）系统中100个微型传感器被植入病人眼中，从而帮助盲人获得了一定程度的视觉。此外在药物管理等方面也有新颖而独特的应用。环境科学：随着人们对环境的日益关注，环境科学所涉及的范围越来越广泛。但是受到自然环境及其他条件的限制，通过传统方式采集数据往往十分困难，这时可以借助无线传感器网络来实现这一目的。例如，跟踪候鸟和昆虫的迁徙，研究环境变化对农作物的影响，监测海洋、大气和土壤的成分等。利用传感器网络，可以对森林火灾进行监测，将传感器节点随机抛洒在森林中，节点彼此协作，执行分布式感知任务，及时发现起火地点，以方便及时开展救火行动。通过在农田部署一定密度的空气温度、土壤湿度、土壤肥料含量、光照强度、风速等传感器，可以更好地进行农田管理，促进农作物生长。智能建筑：各种无线传感器可以灵活方便地布置于建筑物内，获取室内环境参数，从而为居室环境控制和危险报警提供依据。如：通过布置于房间内的温度、湿度、光照、空气成分等无线传感器，感知居室不同部分的微观状况，从而对空调、门窗及其他家电进行自动控制，提供给人们智能、舒适的居住环境；通过布置于建筑物内的图像、声音、气体检测、温度、压力、辐射等传感器，发现异常事件并及时报警，自动启动应急措施。空间探索：其他应用包括在城市中车辆上附加传感器节点，可监测车辆位置、速度、道路状况和车辆密度等信息，便于交通管理部门进行调度及监控。在家庭应用中，传感器节点可以嵌入到家用电器内部，如除尘器、微波炉、电冰箱等，通过传感器节点间的交互，将为我们提供更加舒适、方便和具有人性化的智能家庭环境。此外，在灾难拯救、仓库管理、交互式博物馆、交互式玩具、工厂自动化生产线等众多领域，物联网都将会孕育出全新的设计和应用模式。

物联网信息融合技术的应用探析

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