谁能帮我画一个实时控制系统方框图,输入是激光雷达传感器镜头和多种传感器,输出是显示器和执行器。

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  VGA(Video Graphics Array)即视频图形阵列,是IBM在1987年随PS/2机(PS/2 原是“Personal System 2”的意思,“个人系统2”,是IBM公司在1987年推出的一种个人电脑。PS/2电脑上使用的键盘鼠标接口就是现在的PS/2接口。因为标准不开放,PS/2电脑在市场中失败了。只有PS/2接口一直沿用到今天。)一起推出的使用模拟信号的一种视频传输标准,在当时具有分辨率高、显示速率快、颜色丰富等优点,在彩色领域得到了广泛的应用。这个标准对于现今的个人电脑市场已经十分过时。即使如此,VGA仍然是最多制造商所共同支持的一个标准,个人电脑在加载自己的独特驱动程序之前,都必须支持VGA的标准。例如,微软Windows系列产品的开机画面仍然使用VGA显示模式,这也说明其在显示标准中的重要性和兼容性。
  目前VGA技术的应用还主要基于 VGA显示卡的,而在一些既要求显示彩色高分辨率图像又不使用计算机的设备上,VGA技术的应用却很少。
  基于 FPGA/CPLD的嵌入式 VGA显示系统,可以在不使用 VGA显示卡的情况下实现 VGA图像的显示和控制。该系统具有成本低、结构简单、应用灵活的优点。
  1 基于 FPGA/CPLD的嵌入式VGA显示系统简介
  通用VGA显示卡系统主要由控制电路、显示缓存区和视频 BIOS程序三个部分组成。其控制电路主要完成时序发生、显示缓冲区数据操作等功能;显示缓冲区提供显示数据缓存空间;视频BIOS作为控制程序固化在显示卡的 ROM中。在基于FPGA/CPLD的嵌入式VGA显示系统的设计中,可以使用很少的资源,就产生 VGA各种控制信号,达到显示彩色高分辨率图像的要求,而不需用 VGA显示卡和计算机设备。图 1是基于 FPGA/CPLD的嵌入式 VGA显示系统的结构框图,图中FPGA(Field-Programmable Gate Array),即现场可编程门阵列,它是在PAL、GAL、CPLD等可件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路(ASIC)领域中的一种半定制电路而出现的,既解决了定制电路的不足,又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。EP2C35F672C该芯片提供了 33216个逻辑单元 ,包括了嵌入式 18*18位乘法器、专用外部接口电路、4KB嵌入式存储器件、4个锁相环和高速差分 I/O等功能。
  VGA接口芯片采用了 ADV7125,该芯片是美国 ADI公司生产的高速视频数模转换芯片,其像素扫描时钟频率有 50MHz、140 MHz、270 MHz、330MHz四个等级。ADV7125在单芯片上整合了三组 8位高速 D/A转换器,可以分别处理红、绿、蓝视频数据,特别适用于高分辨率模拟接口的显示终端和要求高速 D/A转换的应用系统。 ADV7125的输入及控制信号非常简单:3组 8位的数字视频数据输入端,分别对应 RGB视频数据,数据输入端采用标准 TTL电平接口;4条视频控制信号线包括复合同步信号 SYNC、消隐信号 BLANK、白电平参考信号 REF WHITE和像素时钟信号 CLOCK;外接一个 1.23 V数模转换参考电压源和 1个输出满度调节。
  2模块划分与模块功能定义
  FPGA采用了逻辑单元阵列LCA(Logic Cell Array)这样一个概念,内部包括可配置逻辑模块CLB(Configurable Logic Block)、输出输入模块IOB(Input Output Block)和内部连线(Interconnect)三个部分。 现场可编程门阵列(FPGA)是可编程器件。与传统逻辑电路和门阵列(如PAL,GAL及CPLD器件)相比,FPGA具有不同的结构,FPGA利用小型查找表(16×1RAM)来实现组合逻辑,每个查找表连接到一个D触发器的输入端,触发器再来驱动其他逻辑电路或驱动I/O,由此构成了即可实现组合逻辑功能又可实现时序逻辑功能的基本逻辑单元模块,这些模块间利用金属连线互相连接或连接到I/O模块。FPGA的逻辑是通过向内部静态存储单元加载编程数据来实现的,存储在存储器单元中的值决定了逻辑单元的逻辑功能以及个模块之间或模块与I/O间的连接方式,并最终决定了逻辑单元的逻辑功能以及各模块之间或模块与I/O间的联接方式,并最终决定了FPGA所能实现的功能, FPGA允许无限次的编程。
  FPGA中包含了四个工作模块: VGA时序发生器模块、VGA图像显示调色板模块、数据存储器和数据读写控制器。由于ADV7125内部没有颜色的转换器 ,所以当数据存储器中的数据为YUV信号时,就要把YUV信号转换成RGB信号,这一功能就是由VGA图像显示调色板模块完成的,当显示数据为 RGB信号时,数据可以直接传输到ADV7125,不需调色板进行颜色转换。用FPGA对图像进行存储和整理,并产生驱动电路需要的各种控制波形由视频控制器对颜色缓冲器进行扫描,其中视频控制器可以读取像素颜色,用这些颜色来控制输出设备的亮度。
  VGA时序发生器模块产生显示器所需的时序,这是完成设计的关键,时序稍有偏差,显示必然不正常,甚至会损坏彩色显示器。
  3、 VGA时序分析
  显示器是属于电脑的I/O设备,即输入输出设备。它可以分为CRT、LCD等多种。它是一种将一定的文件通过特定的传输设备显示到屏幕上再反射到人眼的显示工具。
  显示器采用光栅扫描方式,即轰击荧光屏的电子束在 CRT(阴极射线管)屏幕上从左到右(受水平同步信号 HSYNC控制)、从上到下(受垂直同步信号 VSYNC控制)做有规律的移动。光栅扫描又分逐行扫描和隔行扫描。隔行扫描的显示器扫描闪烁的比较厉害,会让使用者的眼睛疲劳。目前微机所用显示器几乎都是逐行扫描。逐行扫描是指扫描从屏幕左上角一点开始,从左向右逐点进行扫描,每扫描完一行,电子束回到屏幕的左边下一行的起始位置,CRT是一种使用阴极射线管(Cathode Ray Tube)的显示器,主要有五部分组成:电子枪(Electron Gun),偏转(Deflection coils),荫罩(Shadow mask),荧光粉层(Phosphor)及玻璃外壳。它曾是应用最广泛的显示器之一,CRT纯平显示器具有可视角度大、无坏点、色彩还原度高、色度均匀、可调节的多分辨率模式、响应时间极短等LCD显示器难以超越的优点,而且现在的CRT显示器价格要比LCD显示器便宜不少。
  完成一行扫描所需时间称为水平扫描时间,其倒数称为行频率;完成一帧(整屏)扫描所需的时间称为垂直扫描时间,其倒数为垂直扫描频率,又称刷新频率,即刷新一屏的频率。
  VGA显示器要正确显示图像关键还是如何实现 VGA时序。视频电子标准协会( VESA, Video Electronics Standards Association)对显示器时序进行了规范。 VGA的标准参考显示时序如图 2、图 3所示。行时序和场时序都需要产生同步脉冲(Sync a)、显示后沿 (Back porch b)、显示时序段(Display interval c)和显示前沿 (Front porch d)四个部分。
  VGA的行时序如图 2所示:每一行都有一个负极性行同步脉冲( Sync a),是数据行的结束标志,同时也是下一行的开始标志。在同步脉冲之后为显示后沿 (Back porch b),在显示时序段(Display interval c)显示器为亮的过程,RGB数据驱动一行上的每一个象素点,从而显示一行。在一行的最后为显示后沿(Back porch b)。在显示时序段( Display interval c)之外没有图像投射到屏幕时插入消隐信号。同步脉冲(Sync a)、显示后沿(Back porch b)和显示前沿(Front porch d)都是在行消隐间隔内( Horizontal Blanking Interval),当行消隐有效时, RGB 信号无效,屏幕不显示数据。
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  VGA的场时序与 VGA的行时序基本一样,如图 3所示,每一帧的负极性帧同步脉冲(Sync a)是一帧的结束标志,同时也是下一帧的开始标志。而显示数据是一帧的所有行数据。
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  几种常用的时序参数如表 1和表2 所示,首先,根据显示器的性能选择一种合适的VGA模式,然后由象素时钟频率和图像分辨率计算出行总周期数,再把表 1和表 2中给出的 a、 b、c、d各时序段的时间按照象素计数脉冲源频率折算成时钟周期数。在 FPGA/CPLD中用和触发器,以计算出的各时序段时钟周期数为基准,产生不同宽度和周期的脉冲信号,再利用它们的逻辑组合构成图 2和图 3中的 a、b、c、d各时序段以及 ADV7125的空白信号 BLANK和同步信号 SYNC。
  一个示例就是 60Hz时 分辨率显示的 VESA标准,在 60Hz时,屏幕每16.67毫秒更新一次。这个标准制定了帧大小,用它来定义分辨率和回扫次数之间的关系。对于分辨率大小为 来说,帧的大小为 ,这个大小与像素时钟(Pixel Clock)有关,所谓像素时钟就是对像素的刷新频率。像素时钟为 ×60Hz 或者 108 兆 Hz(MHz)时,每个像素的刷新频率也就是大约 9.26纳秒,那么行频就为 60× 行/秒,也就是用显示器的帧率乘以扫描线数量。可以用帧大小得到纵向回扫次数,为了得到纵向同步长度(Sync Length),可以从纵向帧大小减去纵向分辨率,也就是 =42。
  在显示时序段( Display interval c),数据读写控制器从数据缓存区读取像素颜色,用这些颜色来控制输出设备(显示器)的亮度。
  表 1:VGA行时序说明
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  4、 VGA显示器在雷达图像显示中的应用
  最初,雷达显示器到重要作用,在于使雷达接收机到数据以一种可视的形式表现出来。操作员可以轻易而精确地检测目标的出现,提取目标的位置信息。随着数字信号处理和数字数据处理的进步,越来越多的检测和信息提取过用电子方法自动完成,因此操作员的任务越来越少。
  雷达获取的信息是径向圆扫描方式属极坐标方式,所以早期船用雷达显示器是一种平面位置显示器,用极坐标表示,采用径向圆扫描方式,在这种扫描方式中,荧光屏上扫描线线径向扫描的数率取决于量程的大小。扫描线选转的速度取决于的转速。物标回波的亮度取决于回波视频的信号的幅度。物标回波及各种符号视频在屏上只能是天线每转一圈才能亮一下,在整个平面上亮度不均,且量程小,回波亮度越低,容易丢失小目标。
  随着VGA显示器广泛应用,VGA显示器也开始应用在雷达显示上,但VGA显示起的扫描方式是从左到右到扫描和从上到下的帧扫,属于直角坐标的方式,而雷达获取的信息是径向圆扫描方式属极坐标方式,所以要实现雷达数据的 VGA显示首先要将雷达的极坐标信息转换成直角坐标信息存入存储器,再以直角扫描的方式从存储器中读出并显示出来。
  VGA显示器可以将来自其他传感器得信息 ,例如其他雷达 :空中交通管制雷达应答系统 (ATCRBS) 、军用敌我识别 (IFF) 、低亮度 TV、前视红外 (FLIR),避免碰撞系统或来自民用或军用数据链的信息 ,都能组合到显示器上 .除已处理雷达视频和原始视频外 ,雷达观测的区域地图及文字数字信息和图形也能添加到 VGA显示器上。
  5、VGA显示器在雷达应用中的优点与平面位置显示器相比,VGA显示器的在雷达图像显示上有了更大优势:
  1)克服了平面位置显示器整个平面上亮度不均的缺点
  2)避免显示器的图像的闪烁现象
  3)便于彩色显示
  4)便于采用计算机显示终端技术
  5)降低了成本,提高了可靠性
  本文作者的创新点:在本设计中采用了 的高分辨率显示 ,克服了早期低分辨率 VGA显示器雷达图像分裂和定位精度低的缺点 .。&&来源:
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3秒自动关闭窗口多传感器信息融合及合成显示处理技术研究25-第6页
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多传感器信息融合及合成显示处理技术研究25-6
多传感器信息融合及合成缸示处理技术研究;上前视红外传感器产生的实时信息则能突显一些数字式;2005年年末,NASA的兰利研究中心的一架波音;目前,无论是作为飞行制造商的波音、空客公司,还是;3.2基于合成视景的座舱显示系统;为了减少飞机驾驶员的视觉信息负荷,多功能显示器甚;3.2.1F.22的座舱显示系统;F.22的座舱显示系统由一个平视显示器和6个下视;第
多传感器信息融合及合成缸示处理技术研究上前视红外传感器产生的实时信息则能突显一些数字式数据库所没有的信息。2005年年末,NASA的兰利研究中心的一架波音757试验平台载着毫米波雷达和前视红外传感器进行了一系列的验证飞行。这次试飞是对其历时6年的航空安全研究项目的总结,研究的对象即可控飞行进入地形(CFIT)事故和其它类型重大事故。研究机上平显所显示的增强视景画面是由着两个传感器的信息组合成的图像。此外,该机还在下视显示器上显示由计算机生成的三维地形的合成视景,同时覆盖有“空中高速路导引”。目前,无论是作为飞行制造商的波音、空客公司,还是作为客户的各航空公司,对“视景增强”的前视红外系统的使用并没有表现成极大的热情。其中一个原因是,ⅣA允许公务机飞行员在距离地面30米的高度,即使看不到跑道也可以下降,但对航线飞行员则绝不可以。现在航电制造商都在大造舆论,称这项规定有可能会发生改变,他们相信FAA会很快允许航线飞行员做这样的着陆。航空公司从经济的角度,更愿意看到以地基增强系统加强着陆能力,而不是增强驾驶舱的视景。航空公司还寄希望于另外的“增强视景”方法,必备导航性能(RNP)也是一种。现在已经有越来越多的公务和通用飞机装备了前视红外甚至前视红外/合成视景组合系统,但对于全球这个庞大的民用以及军用飞机市场,EVS和SVS无论是从研制,还是装备应用都具有光明的前景。3.2基于合成视景的座舱显示系统为了减少飞机驾驶员的视觉信息负荷,多功能显示器甚至全能显示器成为座舱信息显示发展的防线。目前大多数战机重要程度和功能不一的信息还在分别有不同的显示器显示,但随着软件技术的发展及硬件功能的飞行提高在一块显示器上清晰显示飞行员所需要的所有信息已经成为可能,并且已经应用在即将服役的第四代战机上,如F.22、F.35联合攻击战斗机等。3.2.1F.22的座舱显示系统F.22的座舱显示系统由一个平视显示器和6个下视显示器组成,如图3.4所示140l。平视显示器为主飞行参考仪表,战术字符显示武器和目标状态,武器杀伤范围和探测器提示符号。综合控制板(IntegratedControlPanel,ICP)装在平视显示器下方,有键盘和行显示器,用于数据输入和系统控制。第三章台成场景技术研究图3.4F-22庳舱主多功能显示器(PrimaryMulti―functionDisplay,PMFD)位于仪表板中央,显示导航和战术信息的平面俯瞰圈,如空中航迹、地面阵地以及F一22探测器搜索范围。采用目标符号的形状和颜色柬表示威胁属性、目标航迹特性及射击清单排序等。及燃(probe)作用距离.从而使飞行员对威胁做出回避和反应。导弹射出符号。防御显示器(DefenseDisplay,DD)位于仪表板左边,显示空中威胁的平面视图攻击显示器(AtcackDisplay,AD)位于仪表板右边,显示空中威胁的平面视图并标出相应高度,针对射击清单目标航迹的导弹发射包线、武器控制提示符号和外挂物管理显示器(SubstanceMmaagementDisplagSMD)位于飞行员两膝之间的中央操纵台,显示外挂物管理、发动机、燃油、液压系统状奄信息。左前上方显示器(UpDisplay,UPD)位于仪表板左上角,也称通信、导航和识别显示器(CommunicationNavigationIdentificationDi哪ay,CNID),显示通信、导航、识别系统状态及提示、注意和警告信息。备用飞行仪表(Stand―flightInsmmaent,SF0位于仪表板右上角,显示关键飞行信息,如姿态、空速、高度、航向和燃油等。通过F-22显示模块及显示信息可了解座舱显示的主要内容,同时,其使用的很多方法比较科学.如用颜色和符号形状信息显示威胁,警告等级。3.2.2F-35的座舱显示系统美国是当今世界的军事大国,在军事上的投入非常巨大,特别是在装备的研制上一直走的世界的前列。在新一代瞌斗机的开发中,更是不惜血本,大规模的资金和人力投入其中。在F一22战斗机尚未完全服役的情况下,又早早开始了下一代F一35战斗机的研发,图3.5是就是F.35战机的座舱显示系统…。型兰生壁璺生皇壁坌些垒生里至壁堡塾查型塞瑟幽3.5F-35的胯舱显示系统F一35的综合航电系统虽说是在F-22的基础上发展而来,但在人机交互界面卜更加友好,更加人性化,特别是座舱显示系统。F一35的仪表板与F-22的多功能显示器不同,它采用了一个尺寸为8x20英寸的大型全景多功能显示器(MFDS)。这是迄今为止最大的战斗机显示器,它由RockwellCollins公司的Kaiser电子分公司研制。实际上它是由两个并排在一起的8×10英寸投影显示器组成,其分辨率分别为1280x1024。这两个显示器是完全互为备份的。当一个发生故障时.所有的功能都可在另外一个显示器上显示。MFDS将显示传感器、武器和飞机状态数据,以及战场环境、媸术和安全信息。大范围的战术水平态势可以全屏显示,也可以在平面上分割成若干小窗口分别显示不同的信息。采用两种方式对系统功能进行控制:一种是触摸屏方式:另一种是通过设置在驾驶杆和油门杆上的各种开关和电位计旋钮实现的(HOrnS)。两台显示器分别由两个处理机提供对原始信息的加工处理。MFDS采用微型有源矩阵液晶显示器(LCD)作为成像源。每个显示屏的投影系统分别由3个弧光灯进行照明。Collins公司提供所有的显示驱动和第一层次的应用软件。F.35的头盔显示器系统(HMDS)将取代传统的平视显示器tHUD),不仅节约了费用,而且也显著地降低了系统的重量。HMDS是由视觉系统国际(vsD公司研制的,这是一家由美国Collins公司和以色列EFW公司(以色列Elbit系统公司的子公司1组成的合资公司。它还为F一15和F/A-18E/F提供联合头盔提示系统。HMDS包括三大部分:头盔显示器、DMC―H、头盔跟踪系统。HMDS系统是光电系统和飞行员头部位置跟踪装冕的组合,它将为飞行员显示关键的飞行状态数据、任务信息、威胁和安全状态信息,同时系统还可以为飞行员引导机载武器和传感器f如雷达和EOTS)指向所关注的区域;或发出视觉提示,告诉飞行员应第=f台战场景技术研究该关注的区域。F-35的HMDS采用具有高亮度背光的平板有源矩阵LCD作为光源。双眼视场方位约为50。,高低约为30。。数字式图像发生器具有提供字符和视频图像的能力。夜间使用时,采用较透明的具有光学涂层的目镜:昼间使用时,采用较厚涂层的目镜。通过分抽,式孔径系统(DAs)或头盔照相机提供图像信息。F-35飞行员也可以通过“双杆”选择功能以及对图像和字符进行控制。3.23我国新一代战机的座舱显示系统中国的军事直升机和战斗机研制相对柬说比较落后,整体性能也与国外的先进战机存在差距,但与中国早期研制的的战斗机相比.包括座舱显示系统在内的航电系统部有了很大改善。图3.6是最新的歼十战机的平显图‘4”。圈3.6我国歼十战机的庄舱平显从资料柬看,歼十战机的座舱显示系统相对来说比较落后,首先表现是笨重式设备多,飞行员的视野不够开阔,影响对外界情况的观察;其次是显示器部分,平显比较单~,按钮也多采用按键式.而不是液晶触摸式。这就有可能产生关键时亥Uff'/机械式失灵等:另外,显示器上合成的信息不够完善,数据信息不够丰富,地形数据库和指令数据库存储量不是很大。尽管如此,歼十的座舱平显依然是在新工艺,新技术、新设计上的巨大突破,在追赶上世界军事发展步伐的同时,也为下一代战机的研制打下了良好的基础。世界风云局势变幻奠测,军备竞赛暗中升级,对下~代战机的研制必须提早着手.对核心部分的座舱显示系统必颂投入更大的精力进行研制。可喜的是?目前在新的显示系统上,国内外均有许多新的研究出现。多传感器信息融合及合成显示处理技术研究3.3座舱显示系统设计进展与预测在未来的战争中,传统的座舱布局和座舱显示控制系统,已经无法满足综合信息显示与控制的需求。目前,美国和欧洲英、法、德等国投入了巨资,大力探索丌发先进的智能化的座舱显示控制系统。我国的一些研究院所和高校实验室也在模拟器上进行了一些有效的研究探索。3.3.1国内外座舱显示系统的新探索文献[431给出了一种合成视景系统中宽相角头盔显示器(WideAngleHeadUp带来的挑战,目前的工业需求及最新一代的直升机驾驶舱显示技术,并给出头盔显示器的评价标准一视野(视角)越宽,人机对话交互性越好,则HUD的性能和适用性也越好。然后对“海流”IV飞机的头盔显示器设计进行了介绍。文献[44】介绍了通用航空中多视角的合成显示系统一外围视觉平视显示器。这种显示器在飞行员前面的仪表盘上,将周围视场用内弧型的激光红外方式扩大显示,这样飞行员在显示器上也能看到身体两侧不可见的视场。这样的显示方式既避免了平显需要设置过多,易导致飞行员目不暇接的缺点,也能对未来的危险态势进行提前告警。但不足之处是周围景象的显示可能产生些微的失真,会影响飞行员的判断。文献[45】基于无人机回传视频信息,结合电子地图、虚拟现实技术将无人机侦查信息和战场地理信息,将战场态势信息融合显示,并提供了多模式的合成方式,有效解决了无人机侦查信息表现手段单一和缺少空间地理信息支撑的缺点,为战场环境仿真系统提供了全新的数据来源。其采用的三维视景合成技术主要包括:坐标变换系统(将无人机坐标系变换到世界坐标系)、屏幕坐标解算(防止无人机视频与三维视景融合时产生扭曲和变形)、飞行参数内插(保证飞行模拟时帧的连续性)等,最后给出了一种多视角(中央视角及自由视角)的无人机视频三维合成效果。文献[46]研究了基于小型局域网的航空成像平台飞行模拟仿真器视景系统,对视景仿真系统的构成、视景仿真软件的开发、提高场景逼真度的建模方法和CRT-LCLV耦合成像机理进行了深入探讨,最后利用离轴球面全反射镜无限远显示系统将产生的动态图像送给航空成像平台这一方案,进行了仿真实验,并采用了光学增强显示,在成像平台的视场、亮度分辨率这几个指标上都取得了明显的改善。Display)的设计方法。文章描述了合成视景系统和视景增强系统给座舱显示设计包含各类专业文献、各类资格考试、文学作品欣赏、中学教育、行业资料、生活休闲娱乐、高等教育、专业论文、多传感器信息融合及合成显示处理技术研究25等内容。 
 基于多传感器融合新技术研究 吴磊 (山东科技大学 信息与电气工程学院,山东 青岛 266590) 摘要:多传感器信息融合,是对多种信息的获取、表示及其内在联系进行综合处理...  传感器技术、数据处理技术、计算机技术、网络通讯技术...多传感器信 息融合是 20 世纪 80 年代出现的一门...最后利用融合算法将某一目标各传感器的数据进行合成,...  研究; 在机器人技术和智能航行器研究领域, 信息融合...知识源和多个传感器所获得的 信息进行综合处理,消除...目前,大多数信息融合是经一种简单的方 法合成信息...  多传感器数据融合技术的理论及应用_工学_高等教育_教育...这一 特定问题而展开的一种关于数据处理的研究。 ...(5)利用融合算法将每一目标各传感器数据进行合成,...  数据处理技术、计算机技术、网络通讯技术、人工智能...多传感器信 息融合是 20 世纪 80 年代出现的一门...最后利用融合算法将某一目标各传感器的数据进行合成,...  1.多传感器信息融合概念多传感器信息融合是指综合来自...(2)异类传感器组合 异类传感器组合同时处理来自各种不...计结果送到总站, 总站再将子站的估计合成为目标的...  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...目前,大多数信息融合是经 一种简单的方法合成信息的,并未充分有效地利用多...  基于多传感器信息融合技术合成孔径雷达识别李楠 屈常文 苏峰 平典发 电子信息工程大学航空航天部门的海军 烟台 264001 电子邮件: 摘要 : 本文提出...

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