天津师范大学

大学生创新创业训练计划项目

开题报告

            项目名称：基于多传感器信息融合的家庭智能防误报和防漏报监控系统                                                                       

项目负责人姓名：李赛超

负责人所在学院：电子与通信工程学院

项目负责人学号：1330310026

项目负责人专业：电子信息科学与技术

项目负责人年级：20##级

指导教师：韩亮

            撰写日期：20##年5月1日

目录

一、选题缘由... 2

二、研究目的和意义... 2

三、国内外研究现状综述... 2

四、研究的理论基础... 4

五、研究的主要内容、方法、步骤... 5

（一）研究内容... 5

（二）研究方法... 6

（三）研究进度安排... 7

六、研究条件和现存问题... 8

（一）研究条件... 8

（二）现存问题... 8

七、研究成果的表现形式... 8

八、参考文献... 8

一、选题缘由

    随着传感技术的迅速发展及其面向复杂应用背景的多传感器系统的大量涌现,多传感器信息融合技术获得了众多的研究和较快的发展。多传感器信息融合可以避免单一传感器的局限性,获取更多的信息,提高目标识别能力。目前,多传感器信息融合技术已广泛应用于军事系统及民用领域中,如战场情报、战略防御、海上监控、遥感、气象预报和智能交通等诸多领域。传感器的发展得到大多数用户的肯定，也取得了很大的成果。相比较而言，多传感器技术比单一的传感器更加可靠和准确，不仅降低了误报率，并具有经济、环保的特点。为现代的报警产品的开发提供了一个崭新的设计方向。利用多传感器可以节约时间，减少人力，让监测结果不再单一。

二、研究目的和意义                                                  

    尽管多传感器信息融合技术已经成功运用于多种领域，但目前在理论上尚未形成统一的框架，而且在智能监控方面的研究还不够充分。因此，利用通信、计算机等技术，将来自多传感器或多源的信息和数据，在一定准则下加以分析和综合，从而应用于物联网的智能监控之中，具有重要的理论和实际应用价值。

三、国内外研究现状综述

   传感器是获取信息的重要工具，其作用类似于人类的感知器官。多传感器信息融合(Infomation Fu—sbn)技术是通过多类同构或异构传感器数据进行综合(集成或融合)获得比单一传感器更多的信息，形成比单一信源更可靠、更完全的融合信息。它突破单一传感器信息表达的局限性，避免单一传感器的信息盲区，提高了多源信息处理结果的质量，有利于对事物的判断和决策。在这里，传感器的概念是广义的”l，它是指与环境匹配的各种信息获取系统。同样，融合的概念也是广义的，它包括对各种传感器综合的有用信息的分析、处理、集成和融合等。信息融合是多维信息综合处理的一项新技术，广泛应用于信息获取与处理领域，已成为当前信息领域的一个十分活跃的研究热点。

信息融合有时亦称为数据融合(Data Fusion)。1973年，美国相关研究机构在国防部的资助下，开展了声纳信号的理解系统研究，从那以后，数据融合技术发展十分迅速。到20世纪80年代，初步形成信息融合技术。在这近30年的研究中，信息融合技术得到了飞速发展，已广泛应用于信息与控制的各个领域。近年来，信息融合技术在知识管理领域也引起了极大关注，形成了知识融合的新兴学科。可以看出，信息融合技术的应用已渗透到几乎所有的信息领域，成为现代信息处理的一种通用工具与思维模式”。

通常，多传感器信息综合包括信息集成与融合。信息集成是指把来自多类传感器的信息进行综合统一，它强调的是系统中的不同数据的转换与流动的总体结构。而信息融合则是指在多传感器信息集成过

程中，完成来自不同传感器的信息合并成综合信息的任何一个阶段，它强调的是数据转移与合并中的具体方法与步骤，强调的是执行结果的信息优化，目的是得到高品质的有用信息，最后得到有利于决策的对被感知对象的更加精确的描述。

美国是信息融合技术起步最早，发展最快的国家。美国早在70年代就开始启动信息融合技术的研究。1984年成立了数据融合专家组。1988年美国国防部将融合技术列为90年代重点开发的20项关键技术之一，且列为优先开发的A类。美国国防部下设的美国国防部三军实验室理事联席会(JDL)专门成立了信息融合专家组，负责组织和指导有关信息融合的研究。除美国外，其他西方国家也普遍正视信息融合技术的研究。1998年成立了国际信息融合学会(IsⅢ)，每年举行一次信息融合国际学术会议。促进了信息融合技术的交流与发展，相继取得了一些有重要影响的研究成果。和国外相比，我国在信息融合领域的研究起步较晚，1991年海湾战争结束以后，信息融合技术引起国内有关单位和专家的高度重视。一些高校和科研院所相继对信息融合的理论、系统框架和融合算法开展了大量研究，但基本上处于理论研究的层次上，在工程化、实用化方面尚未取得有成效的突破，有许多关键技术问题尚待解决，在工程应用领域，需要开发出有重要应用价值的实用系统。

四、研究的理论基础

    多传感器信息融合是人类和其他生物系统中普遍存在的一种基本功能。人类本能地具有将身体上的各种功能器官所探测到的信息(景物、声音、气味和触觉等)与先验知识进行综合的能力，以便对他周围的环境和正在发生的事件作出估计。多传感器信息融合的基本原理就像人脑综合处理信息的过程一样，它充分地利用多个传感器资源，通过对各种传感器及其观测信息的合理支配与使用，将各种传感器在空间和时间上的互补与冗余信息依据某种优化准则组合起来，产生对观测环境的一致性解释和描述。信息融合的目标是基于各传感器分离观测信息，通过对信息的优化组合导出更多的有效信息。它的最终目的是利用多个传感器共同或联合操作的优势，来提高整个传感器系统的有效性。

五、研究的主要内容、方法、步骤（研究计划）

（一）研究内容

    本课题将研究基于多传感器信息融合的智能监控系统，具体来说，将研究以下内容：

1.   多传感器采集到的信息融合的方法

目前传感器信息融合的方法主要有：加权平均法、卡尔曼滤波法、贝叶斯估计、模糊逻辑、神经网络等算法等。在本项目中，由于不同的传感器采集到的数据的类型不同，如何将这些信息融合在一起做出“智能”的判断，从而大大降低误报和漏报的概率，进而准确、全面的描述和认识被测对象与环境，是本项目要研究的核心问题。

2.   多传感器信息融合的效能评价

效能评价是科学研究和产品研发的重要环节，不合理的效能不但不能正确的描述系统，而且会直接影响到系统性能的优化与提升。传感器信息融合是一个涉及多领域、多项技术的复杂系统，各部分有机结合、相互影响。因此，仅通过单一指标的优劣或者某几项实验的好坏不能全面合理的反应综合效能。因此，对于传感器信息融合的效能评价也是本项目的一个重要研究内容。

3.  多传感器的数据采集和处理

采用有线或无线通信的方法，将各种传感器采集到的数据传回主控芯片，从而进行分析和有效性判断，驱动硬件电路实现报警或者等各种响应。因此，如何配置监控小装置的硬件驱动电路和算法原理也是一个重要的地方。

（二）研究方法

  1.卡尔曼滤波（KF）

    该方法用测量模型的统计特性，递推决定统计意义下最优融合数据合计。如果系统具有线性动力学模型，且系统噪声和传感器噪声可用高斯分布的白噪声模型来表示，则KF为融合数据提供惟一的统计意义下的最优估计，它的递推特性使系统数据处理不需大量的存储和计算。 

KF分为分散卡尔曼滤波(DKF)和扩展卡尔曼滤波(EKF)。DKF可实现多传感器数据融合完全分散化，其优点是，单个传感器节点失效不会导致整个系统失效。而EKF的优点是，可有效克服数据处理不稳定性或系统模型线性程度的误差对融合过程产生的影响。

2.人工神经网络法

这种方法通过模仿人脑的结构和工作原理，设计和建立相应的机器和模型并完成一定的智能任务。神经网络根据当前系统所接收到的样本的相似性，确定分类标准。这种确定方法主要表现在网络权值分布上，同时可采用神经网络特定的学习算法来获取知识，得到不确定性推理机制。

神经网络多传感器信息融合的实现，分三个重要步骤：根据智能系统要求及传感器信息融合的形式，选择其拓扑结构；各传感器的输入信息综合处理为一总体输入函数，并将此函数映射定义为相关单元的映射函数，通过神经网络与环境的交互作用把环境的统计规律反映到网络本身结构；对传感器输出信息进行学习、理解，确定权值的分配，完成知识获取信息融合，进而对输入模式做出解释，将输入数据向量转换成高层逻辑概念。

 3.概率统计方法

假设一组随机向量x1，x2，?，xn分别表示n个不同传感器得到的数据信息，根据每一个数据xi可对所完成的任务做出决策di。xi的概率分布为pai(xi)，ai为该分布函数中的未知参数，若参数已知，则xi的概率分布是确定的。用非负函数L(ai，di)表示当分布参数确定为ai时，第i个信息源采取决策di时所造成的损失函数。在实际问题中，ai是未知的，因此，当得到xi时，并不能直接从损失函数中定出最优决策。先由xi做出ai的一个估计，记为ai(xi)，再由损失函数L [ai(xi),di]决定出损失最小的决策。其中利用xi估计ai的估计量ai(xi) 有很多种方法。

（三）研究进度安排

    2015.5-2015.6  进行基础理论知识与相关材料的准备与研究。

2015.7-2015.10  针对智能监控系统的信息融合算法设计。

2015.11-2016.2  设计方案的修改与完善。

2016.3-2016.5 系统测试、设计完善、撰写结题报告等。

六、研究条件和现存问题

（一）研究条件

已具备条件：学院实验室具有多台工作站进行无线网络的仿真测试和算法的设计实现工作，已有常用的网络仿真软件，具有无线实验模块和基本的开发设计平台。

（二）现存问题

缺少的条件：学生对于算法和信息处理的只是比较少，对传感器的构造和组成原理不是很清楚

七、研究成果的表现形式

    本项目预期完成如下成果：

(1)完成多传感器信息融合的智能监控系统设计报告一份；

(2)发表EI检索论文1篇

八、参考文献

[1] 周荫清，洪信镇．多传感器信息融合技术[J]．遥测遥控，1996，17(1)：16～22．

[2] 潘泉，于昕，程咏梅，张洪才信息融合理论的基本方法与进展[J]自动化学报，2003，29(4)：599～615

[3]Waltz E and Linas J．Multisensor Data Fusion[M].Boston，Artech House，1990．

[4]Wald L.An European Proposal for Terms of Reference in Data Fusion,Inrernational Archives of Photogrammetry and Remote Sensing[J].1998.XXXⅡ(7):651~654.

[5]Solaiman B,Debon R et al.Information Fusion:Application to Data and Model Fusion for Ultrasound Image Segmentation [J].IEEE Transactions on Biomedical Engineering,1999,46(10):1171~1175.

[6]Klein LA.Sensor and Data Fusion Concepts and Application[J].SPIE Optical Engineering.Vol.TT14,1993:48~54.

[7] 赵 杰，崔智社，徐明进，任宏滨．信息融合的实质及核心技术[J]．情报指挥控制系统与仿真技术，2003，8：38～42．

[8]X.Rong Li.Information Fusion for Estimation and Decision[G].International Workshop on Data Fusion in 2002,Beijing.

[9]Valet L.,Mauris G.,Bolon.A Statistical Overview of Recent Literature in Information Fusion[J].IEEE Trans,On AES,2001,14(3):7~14.

[10] 何 友．王国宏，陆大金，彭应宁．多传感器信息融合及应用[M]．电子工业出版社，2000．

[11] 高德平，黄雪梅．多传感器和数据融合(续)[J]红外与激光工程，1999，28(2)：10一15．

[12] 梁百川．多传感器信息融合决策研究[J]．航天电子对抗，1994(3)：7～16．

[13] 张明路，戈新良等多传感器信息融合技术研究现状和发展趋势[J]．河北工业大学学报，2003，32(2)：30～35．

[14] 游林儒，张晋格．一种多源信息融合方法及其应用[J]．哈尔滨工业大学学报．2000，15(1)：41—46．

[15] 王璇，李春升，周荫清．多传感器信息融合技术[J]．北京航空航天大学学报，1994，20(4)：402—406.

[16] 马骏，孙即祥．证据理论在信息融合中的应用[J]．航空电子对抗，1998(1)：49～53．

[17] 段新生．证据理论与决策．人工智能[M]．北京，中国人民大学出版社，1993．

[18]Smets P.The Transferable Belief Model[J].Artificial Intelligence,1994,66(2):197~234.

[19] 王军，苏剑波，席裕庚．多传感器融合综述[J]．数据采集与处理，2004，19(1)：72～77．

[20] 王众托．知识系统工程[M]．科学出版社，2004．

[21] 胡运发．数据与知识工程导论[M]．清华大学出版社，2003．

[22] 崔岩梅，倪国强等．利用统计特性进行图像融合效果分析及评价[J]．北京理工大学学报，2000，加(1)：102一106．

[23] 何贵青，郝重阳，常振杰．卫星多源遥感图像融合研究[J]．遥测遥控，2005，26(4)：1～6．

第二篇：开题报告

本 科 生 毕 业 论 文（设计）

开　题　报　告

题目：   基于selenium框架的web自动化

                       　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

            测试系统设计与实现

学生姓名        崔青青

学    号     100104200104

指导教师        朱  凌

     二级学院     信息学院

专业名称        计算机

班    级     10计算机1班

20##年03月

浙江财经大学毕业论文（设计）对学生的要求

1.学生应充分认识毕业论文（设计）工作的重要性，学生本人应对工作的质量负责，有高度的责任感，在规定的时间内全面完成毕业论文（设计）的各项工作，争取优异成绩。
　　2.学生在接到毕业论文（设计）任务书后，在领会课题的基础上，进一步了解任务的范围及涉及的素材，应向指导教师提呈调查研究提纲，查阅、收集、整理、归纳资料，学生在毕业论文（设计）中都应结合毕业论文（设计）课题进行必要的外文阅读以及完成规定的外文资料翻译和文献综述。
　　3.学生应在充分调研的基础上编写毕业论文（设计）工作计划，列出完成毕业论文（设计）任务所采取的方案与步骤，认真做好论文提纲。
　　4.学生应主动接受教师的检查与指导，定期向指导教师汇报工作进程，听取教师对工作的意见和指导。
　　5.学生在毕业论文（设计）工作中应充分发挥主动性和创造性，树立实事求是的科学作风，严格遵守规章制度，要独立完成毕业论文（设计）任务，严禁抄袭。
　　6.学生在毕业论文（设计）答辩结束后，应交回毕业论文（设计）的所有材料，对设计内容中涉及的有关技术资料，学生负有保密责任，未经允许不得擅自对外交流或转让，并协助做好归档工作。

——摘自《浙江财经学院本科毕业论文（设计）工作管理暂行规定》                   （浙财院[2008]132号）