原標(biāo)題：光電傳感器技術(shù)介紹，傳感器技術(shù)之多傳感器信息融合

光電傳感器技術(shù)以光電子學(xué)為基礎(chǔ)，以光電子器件為主體，研究和發(fā)展光電信息的形成、傳輸、接收、變換、處理和應(yīng)用。光電傳感器是采用光電元件作為檢測(cè)元件的傳感器，它首先把被測(cè)量的變化轉(zhuǎn)換成光信號(hào)的變化，然后借助光電元件進(jìn)一步將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。

一、光電傳感器的組成

光電傳感器一般由光源、光學(xué)通路和光電元件三部分組成。具體來(lái)說(shuō)，光電傳感器在一般情況下由發(fā)送器、接收器和檢測(cè)電路三部分構(gòu)成。發(fā)送器對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)發(fā)射光束，發(fā)射的光束一般來(lái)源于半導(dǎo)體光源，如發(fā)光二極管（LED）、激光二極管及紅外發(fā)射二極管。接收器由光電二極管、光電三極管、光電池等組成。在接收器的前面裝有光學(xué)元件，如透鏡和光圈等，而在其后面則是檢測(cè)電路，用于濾出有效信號(hào)并應(yīng)用該信號(hào)。

二、光電傳感器的工作原理

光電傳感器的工作原理基于光電效應(yīng)，即當(dāng)物體受到光線照射時(shí)，其內(nèi)部的電子吸收了光子的能量后改變狀態(tài)，自身的電性質(zhì)也會(huì)發(fā)生改變。根據(jù)光電效應(yīng)的不同機(jī)制，光電傳感器可以分為基于外光電效應(yīng)類型、基于光電導(dǎo)效應(yīng)類型和基于光生伏特效應(yīng)三種類型。

三、光電傳感器的應(yīng)用

光電傳感器具有精度高、反應(yīng)快、非接觸、參數(shù)多、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)自動(dòng)化、電子設(shè)備、通信技術(shù)等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用，如LED照明、安防、智能家居、智能交通、智能農(nóng)業(yè)、玩具、可穿戴設(shè)備等數(shù)碼電子產(chǎn)品。未來(lái)隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和普及，光電傳感器應(yīng)用將滲透到人類生活的方方面面。

傳感器技術(shù)之多傳感器信息融合

一、多傳感器信息融合的概念

多傳感器信息融合，又稱多傳感器數(shù)據(jù)融合，是對(duì)多種信息的獲取、表示及其內(nèi)在聯(lián)系進(jìn)行綜合處理和優(yōu)化的技術(shù)。它從多信息的視角進(jìn)行處理及綜合，得到各種信息的內(nèi)在聯(lián)系和規(guī)律，從而剔除無(wú)用的和錯(cuò)誤的信息，保留正確的和有用的成分，最終實(shí)現(xiàn)信息的優(yōu)化。

二、多傳感器信息融合的層次結(jié)構(gòu)

多傳感器融合在結(jié)構(gòu)上按其在融合系統(tǒng)中信息處理的抽象程度，主要?jiǎng)澐譃槿齻€(gè)層次：數(shù)據(jù)層融合、特征層融合和決策層融合。

1. 數(shù)據(jù)層融合：也稱像素級(jí)融合，首先將傳感器的觀測(cè)數(shù)據(jù)融合，然后從融合的數(shù)據(jù)中提取特征向量，并進(jìn)行判斷識(shí)別。數(shù)據(jù)層融合需要傳感器是同質(zhì)的（傳感器觀測(cè)的是同一物理現(xiàn)象），如果多個(gè)傳感器是異質(zhì)的（觀測(cè)的不是同一個(gè)物理量），那么數(shù)據(jù)只能在特征層或決策層進(jìn)行融合。數(shù)據(jù)層融合不存在數(shù)據(jù)丟失的問(wèn)題，得到的結(jié)果也是最準(zhǔn)確的，但計(jì)算量大，且對(duì)系統(tǒng)通信帶寬的要求很高。

2. 特征層融合：特征層融合屬于中間層次，先從每種傳感器提供的觀測(cè)數(shù)據(jù)中提取有代表性的特征，這些特征融合成單一的特征向量，然后運(yùn)用模式識(shí)別的方法進(jìn)行處理。這種方法的計(jì)算量及對(duì)通信帶寬的要求相對(duì)降低，但由于部分?jǐn)?shù)據(jù)的舍棄，其準(zhǔn)確性有所下降。

3. 決策層融合：決策層融合屬于高層次的融合，由于對(duì)傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行了濃縮，這種方法產(chǎn)生的結(jié)果相對(duì)而言最不準(zhǔn)確，但它的計(jì)算量及對(duì)通信帶寬的要求最低。

三、多傳感器信息融合的算法

融合算法是融合處理的基礎(chǔ)，它將多元輸入數(shù)據(jù)根據(jù)信息融合的功能要求，在不同融合層次上采用不同的數(shù)學(xué)方法，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合處理，最終實(shí)現(xiàn)融合。目前已有大量的融合算法，它們都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，總體上可以分為三大類型：嵌入約束法、證據(jù)組合法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法。

四、多傳感器信息融合的應(yīng)用

多傳感器信息融合技術(shù)已廣泛應(yīng)用于C3I系統(tǒng)、復(fù)雜工業(yè)過(guò)程控制、機(jī)器人、自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別、交通管制、慣性導(dǎo)航、海洋監(jiān)視和管理、農(nóng)業(yè)、遙感、醫(yī)療診斷、圖像處理、模式識(shí)別等領(lǐng)域。與單傳感器系統(tǒng)相比，運(yùn)用多傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù)在解決探測(cè)、跟蹤和目標(biāo)識(shí)別等問(wèn)題方面，能夠增強(qiáng)系統(tǒng)生存能力，提高整個(gè)系統(tǒng)的可靠性和魯棒性，增強(qiáng)數(shù)據(jù)的可信度，并提高精度，擴(kuò)展整個(gè)系統(tǒng)的時(shí)間、空間覆蓋率，增加系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和信息利用率等。

綜上所述，光電傳感器技術(shù)和多傳感器信息融合技術(shù)都是傳感器技術(shù)領(lǐng)域的重要組成部分，它們?cè)诓煌膽?yīng)用場(chǎng)景中發(fā)揮著重要的作用。