多传感器数据的Fisher判别法

多传感器数据的Fisher判别法 2006年第25卷第8期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)61 7\,,, 计算与测试 ?,0 多传感器数据的Fisher判别法 万树平 (江西财经大学信息管理学院.江西南昌330013) 摘要:在多传感器信息融合过程中,有时要利用多传感器对某一对象进行不同方面 观测,而数据融合的 目的是要对研究对象进行类型识别,根据判别分析的含义,给出了一种Fisher判别 法.该MATCH_ word word文档格式规范word作业纸小票打印word模板word简历模板免费word简历 _1715799658862_2不需要知道 总体的分布类型,可以避免丢失重要的极端数据,使结论更符合实际. 关键词:多传感器;数据融合;特征指标 中图分类号:Tl~74.2文献标识码:A文章编号:1000—9787(2006)08—0061—02 MethodofFisherdiscriminationformulti.sensorsdatafusion WANShu-ping (CollegeofInformationTechnology,JiangxiUniversityofFinanceandEconomic,Nanchang330013,China) Abstract:Duringinformationfusionofmulti-sensors,sometimeobjectshouldisobservedfromdifferentaspects, thegoalofdatafusionisdiscriminatingthebelongingtypeoftheresearchobject.Basedontheconnotationfor discriminantanalysis.anewmethodofFisherdiscriminationformulti.sensorsdatafusioniSproposed.Themethod needn'tknowthedistributionfunctionandCanavoidlosingtheimportantextremedataandmaketheconclusion moresuitableforthepractice. Keywords:multi-sensors;datafusion;characteristicindex 0引言 传感器信息融合又称数据融合,它是对多种信息的获 取,表示及其内在联系进行综合处理和优化的技术.传感 器信息融合技术从多信息的视角进行处理及综合,得到多 种信息的内在联系和规律.从而剔除无用的和错误的信息. 保留正确的和有用的成分,最终实现信息的优化. 传感器信息融合可以定义为:它是将经过集成处理的 多传感器信息进行合成,形成一种对外部环境或被测对象 某一特征的表达方式.单一传感器只能获得环境或被测对 象的部分信息段,而多传感器信息经过融合后能够完善地, 准确地反映环境的特征.当将传感器数据组之间进行相关 或将传感器数据与系统内部的知识模型进行相关,而产生 一 个新的信息表达时,这种处理就称作融合. 根据研究问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 的不同,数据融合的目的各不相同.一 般说来,数据融合的目的大致可分为2种l.J:一是希望通 过数据融合的研究对象的特征数据,对研究对象的某一特 征进行重复测定,在这类观察中,各传感器可认为是同类 的;另一类问题是希望通过数据融合,最终,能确定研究对 象的特性归属,而此类问题中,传感器往往是不同类,各传 感器分别研究对象的不同特征进行测定.由于在第二类问 题中,所需处理的数据各自代表了研究对象的不同性质,数 收稿日期:2006一o4—03 据之间往往无法直接进行数据融合. 本文针对第二类问题,研究对象类型判别问题.而由于 各传感器数据反映的是对象的不同方面的特性,应该视各 传感器数据均为有效.根据判别分析的含义,提出了一种 新的数据融合方法一Fisher判别法. 1测量模型 对待判别的研究对象,已知其可能的不同类型有m 种,每种类型由n个不同的特征指标来刻画,各特征指标可 由传感器测得其表现值. 现利用n个传感器对某一未知类型的研究对象进行观 察.设第_『个传感器测得该对象第_『个特征指标的表现值 为置(J=1,2,…,n),则数据融合的任务就是要根据X., , … ,的取值状态,判定该研究对象的归属. 为叙述方便,引入下列符号… . = (d,,…,), = (n,,…,), X=(Xl,X2,…,X), 式中,分别为第i种类型的均值向量和 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 差向量; 为利用传感器测的的测量值. 2数据融合 对未知类型的研究对象,通过n种不同途径和方法, 62传感器与微系统第25卷 获得反映的n个不同特征的数据分别是.,,…,以,则 在此数据融合就是要通过对.,,…,所含信息的融 合,最终判定该研究对象的类型.即对于研究对象X= (,,…,),如何判定的归属,即究竟是属于m种 类型中的哪一种类型. 判别分析是根据所研究的个体的观测指标来推断该个 体所属类型的一种统计方法.为叙述方便,下面只讨论2种 类型的情况. 设2个,l维总体为不.,不,且都有二阶矩存在.Fisher的 判别思想是通过适当的线性组合变换多元观察到一元观 察Y,使得由总体仃.和仃产生的Y尽可能的分离开来.设两 总体不.,不的均值向量分别为,'.,且有相同的协方差 矩阵?,由文献[3]中相关定理3.2得到Fisher判别函数 为 ()=(一?(,'.+,'2))?,(,'.-pt2). Fisher判别规则为:当使得()?0时,判XE不.; 当使得(X)<0时,判XE不2. 如果总体的均值向量以及公共的协方差矩阵未知时, 可以用两总体的样本来估计.设"(i=1,2,…,,l.), (i=1,2,…,,l2)分别是不I和不2的样本,令 nl " ,= nl , A.=?("一x")(一x"), A=?(一x)(一x但), 主=南(A-). 则判别函数可取为 ()=(一1(?+;'2))主一(;?一;(2). 3实验 以文献[4]中的例子来说明本文的方法.文献[4]中 的例子是要根据4个传感器对某一物体的测定数据,最终, 确定该物体是属于A还是B,其实验的数据如表l. 表1文献[4】中测量参数及测量值 Tab1Measurementparameterandmeasuredvalue inreference[4】 = [225.-.l.6.. 44], = [6(.?.l8..2.96]. = [8.4?667.?..33.6..6672.4(]. 第8期潘晓涛等:卫生洁具水包内流速的应变式测试 ,. 2 _叻 速度/m?S 图4速度-应变关系曲线 Fig4Velocity-strainrelationship~tlrve 00.51.01.52.02.53.03.54.04.5 时间,s 图5实验得到的速度曲线 Fig5Velocitycurveofexperiment 4传感器误差消除方法 要提高应变式流速测量系统的测试精度和量程比,必 须采取相应的软件,硬件措施来提高或补偿传感器的性能. 由于被测流体与标定流体都是水,密度相同,故无需考虑流 体密度的补偿. 4.1零点的修正 应变电桥的零漂包含空载零漂和温漂.若用硬件调 节,可在桥臂加上调零电阻和温度补偿电阻;若用软件修 ,可在二次仪表中通过单片机检测传感器零点电压.正由 于本测试和标定的流体都为室温状态的水,由于本测试要 求不高,故二次仪表模拟器件由于环境温度的变化而产生 温漂可忽略不计.本智能化DH5935动态应变测试分析系 (上接第62页) 5结束语 本文针对多传感器信息融合中的类型识别问题,提出 了Fisher判别法.该方法不需要知道总体的分布类型,可 以充分利用所有传感器的信息,尤其是可以利用隐含在传 感器数据中的一些极端信息,极端信息在信息融合中的作 用应该说是十分重要的,从而可以避免丢失重要的极端数 据,使结论更符合实际. 参考文献: [1]万树平,涂国平.多传感数据的判别分析方法[J].传感器技 统能进行应变电桥的零漂的软件修正.在靶式流速传感器 每次移动位置后,仪表对零点进行修正,消除误差;另外,为 了消除靶杆的非弹性变形,仪表运行一段时间以后,对传感 器零点进行了重新修正. 4.2线性补偿 应变式速度传感器的非线性主要是由速度系数,应变 电桥的非线性,A/D转换的非线性造成的,通过软件修正 达到很好的效果.即采用查表一内插法,选取适当的内插 点,特别是在误差大的区域(如小速度区)多加几个内插 点,便可大大地提高仪表的测试精度和量程范围.当测量 精度要求较高时,可在传感器标定曲线的基础上,利用数学 软件工具MATLAB进行多项式逼近,再根据传感器灵敏度 要求,提出理想线性化特性,将逼近多项式与理想线性化特 性比较,从而得到线性化修正曲线. 5结论 本文提出的基于电测法的非稳态流场点速度的测试方 法,可用于测量恒定流和非恒定流流场一点的速度进行测 量,尤其是对于带自由面的薄层水流有优势.通过对卫生 洁具水包内速度的实例的测试,证明这种测量方法和 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 的测量装置能够满足卫生洁具水包内非稳态速度的要求. 如果改2只应变计为4只应变计,改进贴片方法并做好后 续数据处理,此方法有望得到更为广泛的应用. 参考文献: [1]王文海,吴俊奇,欧云锋.用动态体积法测定卫生洁具排水流 量曲线[J].给水排水,2002,28(5):59—62. [2]吴俊奇,欧云峰,王文海,等.关于建筑排水横管水流研究的 探讨[J].给水排水,2002,28(9):53—56. [3]吴俊奇,黄忠臣,欧云峰.排水横管流量的特性及其测定[J]. 北京建筑工程学院,2000,16(4):8—11. 盛键,梁国伟.流体计量与测试[M].北京:中国计 [4]苏彦勋, 量出版社,1992.160—165. 作者简介: 潘晓涛(1967一),女,湖南冷水江人,博士研究生,从事产品 现代数字化制造研究,计算流体动力学. 术.2002,21(5):27—29. [2]涂国平.多来源数据的概率融合方法[J].传感器技术,2002, 2l(9):42—44. [3]王婷杰,施惠昌.一种基于模糊理论的一致性数据融合方 法[J].传感器技术,1999,18(6):50—53. [4]孙文爽,陈兰祥.多元统计分析[M].北京:高等教育出版社, l994.3l9—321. 作者简介: 万树平(1974一),男,江西抚州人,博士,研究方向为控制理论 与控制工程,数据挖掘与处理. ????????? 98765432l O8642O8642 2lllllOOOO