【多源数据融合】基于Dempster-Shafer理论的信念对数相似度测量及其在多源数据融合中的应用附Matlab代码

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🔥 内容介绍

一、研究背景与理论基础

(一)多源数据融合的现实需求与挑战

在自动驾驶、遥感监测、故障诊断等领域,多源数据融合技术是提升信息感知精度与决策可靠性的核心手段。例如,自动驾驶系统需融合激光雷达、摄像头、毫米波雷达的感知数据,实现对障碍物的精准识别;遥感监测需整合光学卫星、SAR 卫星、气象站的多维度数据,完成地表覆盖分类。然而,多源数据存在不确定性(如传感器噪声导致的测量误差)、不一致性(如不同设备对同一目标的观测结果偏差)、冗余性(如多传感器重复采集同类信息)三大问题,传统融合方法(如加权平均、卡尔曼滤波)难以有效处理这些特性,易导致融合结果失真或决策失误。

Dempster-Shafer(D-S)证据理论作为一种不确定推理工具,通过 “识别框架 - 基本概率分配 - 证据组合” 的逻辑体系,能灵活表达不完全、不确定信息,已成为多源数据融合的重要理论基础。但 D-S 理论在实际应用中面临关键瓶颈:当多源证据存在高冲突时(如某传感器判定目标为 “行人”,另一传感器判定为 “车辆”),传统 Dempster 组合规则易产生反直觉结果(如将冲突证据强制融合为不合理结论)。因此,构建科学的信念相似度测量方法,量化多源证据的一致性程度,成为优化 D-S 理论融合性能的核心需求。

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三、基于信念对数相似度的多源数据融合框架

(一)融合框架设计

针对多源数据融合的 “证据预处理 - 相似度计算 - 冲突协调 - 证据组合” 全流程,构建基于信念对数相似度的融合框架,步骤如下:

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(二)融合框架的优势

  1. 冲突处理能力强:通过相似度量化证据一致性,对高冲突证据(低权重)进行不确定性修正,避免传统规则的反直觉结果;
  1. 鲁棒性高:融合过程同时考虑焦元结构、不确定性、证据可靠性,对传感器噪声与数据缺失具有容错性;
  1. 通用性广:无需依赖具体数据源类型,可适配图像、点云、文本等多模态数据融合场景。

四、应用案例:自动驾驶障碍物识别多源数据融合

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⛳️ 运行结果

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🔗 参考文献

[1] 王壮,胡卫东,郁文贤,等.数据融合中的Dempster-Shafer证据理论[J].火力与指挥控制, 2001, 26(3):5.DOI:10.3969/j.issn.1002-0640.2001.03.002.

[2] 李华,史忠科.修正D-S证据组合方法及其在目标识别中的应用[J].飞行力学, 2002.DOI:CNKI:SUN:FHLX.0.2002-01-015.

[3] 郭涛,李龙飘,费庆国,等.数据融合技术中Dempster—Shafer证据理论的应用[J].信息化纵横, 2009, 28(016):80-82.DOI:10.3969/j.issn.1674-7720.2009.16.025.

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