افزایش درجه اطمینان، کاهش نوفه، کاهش شدید نرخ داده های غیر مطمئن و مواردی بسیاری ازین دست از مزیت های مهم و تأثیرگذار استفاده از سامانه تلفیق داده در تمامی کاربردهای یاد شده آن است. بنابراین استفاده از روش تلفیق داده ها یکی از ضروریات بسیار مهم در افزایش قابلیت اطمینان در کاربردهای مختلف آن از تصمیمات مدیریتی گرفته تا پایش وضعیت و عیب یابی است. سرفصل هایی که در این آموزش به آن پرداخته شده است: مقدمه، ضرورت ها و اهداف مفاهیم پایه ای، معرفی انواع روش ها تلفیق داده در سطح داده تلفیق داده در سطح ویژگی تلفیق ویژگی در سطح تصمیم ... برای توضیحات بیشتر و تهیه این آموزش لطفا به لینک زیر مراجعه بفرمائید: http://faradars.org/courses/fvdm9405

1. ‫یا‬ ‫داده‬ ‫تلفیق‬ ‫آموزش‬
Data Fusion
faradars.org/fvdm9405
‫مدرس‬:
‫خزایی‬ ‫مقداد‬
‫بیوسیستم‬ ‫مکانیک‬ ‫دکتری‬ ‫دانشجوی‬
‫مدرس‬ ‫تربیت‬ ‫دانشگاه‬
‫آن‬ ‫کاربردهای‬ ‫و‬ ‫داده‬ ‫تلفیق‬ ‫راهبرد‬
‫س‬‫ر‬‫د‬‫ا‬‫ﺮ‬‫ﻓ‬
FaraDars.org

2. ‫یا‬ ‫داده‬ ‫تلفیق‬ ‫آموزش‬
Data Fusion
faradars.org/fvdm9405
‫داده‬ ‫سطح‬ ‫در‬ ‫تلفیق‬(‫ها‬ ‫سیگنال‬ ‫تلفیق‬)
Data Level Fusion (Signal Fusion)
2
‫س‬‫ر‬‫د‬‫ا‬‫ﺮ‬‫ﻓ‬
FaraDars.org

3. ‫یا‬ ‫داده‬ ‫تلفیق‬ ‫آموزش‬
Data Fusion
faradars.org/fvdm9405
‫کلیات‬ ‫تعریف‬ ‫و‬ ‫مبانی‬
‫در‬‫این‬‫روش‬‫داده‬‫های‬‫منابع‬‫مختلف‬‫اطالعاتی‬‫مستقیما‬‫با‬‫یکدیگر‬‫تلفیق‬‫می‬‫شوند‬.‫سپس‬‫از‬‫سیگنا‬‫ل‬‫تلفیقی‬‫به‬
‫عنوان‬‫ورودی‬‫دیگر‬‫مراحل‬‫مانند‬‫پردازش‬،‫سیگنال‬‫استخراج‬‫ویژگی‬‫و‬‫طبقه‬‫بندی‬‫استفاده‬‫می‬‫شود‬.
‫تلفیق‬‫در‬‫سطح‬‫داده‬‫دارای‬‫محدودیت‬‫های‬‫فراوانی‬‫است‬‫که‬‫از‬‫جمله‬‫آن‬‫می‬‫توان‬‫به‬‫ضرورت‬‫یکسان‬‫بودن‬‫ن‬‫وع‬
‫داده‬‫های‬‫ورودی‬‫اشاره‬‫کرد‬.‫به‬‫عنوان‬‫مثال‬‫در‬‫این‬‫روش‬‫نمی‬‫توان‬‫داده‬‫های‬‫صدا‬‫و‬‫ارتعاش‬‫را‬‫با‬‫یکدیگر‬‫تلفی‬‫ق‬
،‫نمود‬‫بلکه‬‫می‬‫بایست‬‫هر‬‫دو‬‫حسگر‬‫از‬‫نوع‬‫ارتعاش‬‫سنج‬‫باشند‬‫تا‬‫بتوان‬‫آنها‬‫را‬‫با‬‫یکدیگر‬‫ترکیب‬‫ک‬‫رد‬.
‫از‬‫دیگر‬‫محدودیت‬‫های‬‫بسیار‬‫مهم‬‫این‬‫روش‬‫ناتوانی‬‫در‬‫تلفیق‬‫داده‬‫های‬‫عددی‬‫است‬.‫در‬‫تلفیق‬‫در‬‫سطح‬‫داد‬،‫ه‬‫تنها‬
‫می‬‫توان‬‫داده‬‫های‬‫موجی‬‫شکل‬‫مانند‬‫صدا‬‫و‬‫ارتعاش‬‫را‬‫با‬‫یکدیگر‬‫تلفیق‬‫کرد‬.‫به‬‫عبارت‬‫بهتر‬‫در‬‫این‬‫روش‬‫نمی‬‫توان‬
‫از‬‫داده‬‫های‬‫آنالیز‬‫روغن‬‫یا‬‫ذرات‬‫فرسایشی‬‫استفاده‬‫کرد‬.‫به‬‫علت‬‫محدودیت‬‫های‬‫ذاتی‬‫تلفیق‬‫داده‬‫ها‬‫در‬‫این‬‫س‬،‫طح‬
‫این‬‫روش‬‫کاربردهای‬‫محدودتری‬‫نسبت‬‫به‬‫دیگر‬‫سطوح‬‫دارد‬‫و‬‫معموال‬‫از‬‫آن‬‫برای‬‫تقویت‬‫سیگنال‬‫عیب‬‫در‬‫مقابل‬
‫سیگنال‬‫نوفه‬‫استفاده‬‫می‬‫گردد‬.
3
‫س‬‫ر‬‫د‬‫ا‬‫ﺮ‬‫ﻓ‬
FaraDars.org

4. ‫یا‬ ‫داده‬ ‫تلفیق‬ ‫آموزش‬
Data Fusion
faradars.org/fvdm9405
‫کلیات‬ ‫تعریف‬ ‫و‬ ‫مبانی‬
‫سیگنال‬ ‫سطح‬ ‫در‬ ‫داده‬ ‫تلفیق‬ 4
‫س‬‫ر‬‫د‬‫ا‬‫ﺮ‬‫ﻓ‬
FaraDars.org

5. ‫یا‬ ‫داده‬ ‫تلفیق‬ ‫آموزش‬
Data Fusion
faradars.org/fvdm9405
‫می‬ ‫روش‬‫ا‬‫وزنی‬ ‫نگین‬
‫روش‬‫میانگین‬‫وزنی‬‫به‬‫علت‬،‫سادگی‬‫بیشترین‬‫کاربرد‬‫را‬‫در‬‫میان‬‫تمام‬‫روش‬‫های‬‫دیگر‬‫داراست‬.‫این‬‫روش‬‫به‬
‫نوبه‬‫ی‬‫خود‬‫دارای‬‫مزایا‬‫و‬‫معایبی‬‫است‬.
‫از‬‫مزایای‬‫آن‬‫می‬‫توان‬‫به‬‫قابل‬‫فهم‬،‫بودن‬‫محاسبات‬‫نسبتا‬،‫کم‬‫سرعت‬‫باال‬‫و‬‫هزینه‬‫بر‬‫نبودن‬‫اشاره‬‫ک‬‫رد‬.‫این‬
‫مزایا‬‫باعث‬‫شده‬‫تا‬‫روش‬‫میانگین‬‫وزنی‬‫در‬‫سیستم‬‫های‬‫ساده‬‫که‬‫نیازمند‬‫سرعت‬‫باالتری‬‫نسبت‬‫به‬‫دقت‬‫مورد‬
‫نیاز‬،‫هستند‬‫روش‬‫مناسبی‬‫باشد‬.
‫همچنین‬‫از‬‫معایب‬‫آن‬‫می‬‫توان‬‫دقت‬‫پایین‬،‫تر‬‫فرض‬‫های‬‫زیاد‬‫و‬‫سختی‬‫به‬‫دست‬‫آوردن‬‫وزن‬‫شاخص‬‫ها‬‫و‬
‫شواهد‬‫اشاره‬‫کرد‬.
5
‫س‬‫ر‬‫د‬‫ا‬‫ﺮ‬‫ﻓ‬
FaraDars.org

6. ‫یا‬ ‫داده‬ ‫تلفیق‬ ‫آموزش‬
Data Fusion
faradars.org/fvdm9405
‫معادالت‬
‫در‬‫این‬‫روش‬‫هر‬‫یک‬‫از‬‫منابع‬‫جمع‬‫آوری‬‫داده‬‫ها‬(‫سنسورها‬)‫دارای‬‫یک‬‫وزن‬‫هستند‬.
‫اگر‬i‫شماره‬‫ی‬‫هر‬،‫منبع‬j‫شماره‬‫ی‬‫هدف‬‫مورد‬،‫بررسی‬w‫وزن‬‫هر‬‫منبع‬‫اطالعاتی‬‫و‬‫در‬‫نهایت‬n‫تعداد‬‫منابع‬
‫اطالعاتی‬‫ما‬،‫باشند‬‫آنگاه‬:
𝑦 =
𝑖=1
𝑛
w i, j ∗ x(i, j)
6
𝑖=1
𝑛
w i, j = 1
‫س‬‫ر‬‫د‬‫ا‬‫ﺮ‬‫ﻓ‬
FaraDars.org

7. ‫یا‬ ‫داده‬ ‫تلفیق‬ ‫آموزش‬
Data Fusion
faradars.org/fvdm9405
‫شواهد‬ ‫وزن‬ ‫تعیین‬
‫از‬‫طریق‬،‫دانش‬‫تجربه‬‫ی‬‫فرد‬‫متخصص‬‫و‬‫درجه‬‫ی‬‫اطمینان‬‫و‬‫دقت‬‫هر‬‫منبع‬،‫اطالعاتی‬‫می‬‫توان‬‫وزن‬‫آن‬‫شاهد‬‫ر‬‫ا‬
‫تعیین‬‫کرد‬.‫این‬‫فرض‬‫های‬‫مبتنی‬‫بر‬‫تشخیص‬‫فردی‬‫خطای‬‫این‬‫روش‬‫را‬‫افزایش‬‫داده‬‫است‬.
‫امروزه‬‫روش‬‫های‬‫پیشرفته‬‫تری‬‫برای‬‫انتخاب‬‫بهینه‬‫ی‬‫وزن‬‫هر‬‫سنسور‬‫معرفی‬‫شده‬‫است‬.‫مهم‬‫ترین‬‫آنها‬‫است‬‫فاده‬‫از‬
‫دقت‬‫به‬‫دست‬‫آمده‬‫ی‬‫حاصل‬‫از‬‫داده‬‫های‬‫آموزش‬‫داده‬‫شده‬‫به‬‫سیستم‬‫تحلیل‬‫داده‬‫ها‬‫می‬‫باشد‬.‫بدین‬‫ترتیب‬‫ک‬‫ه‬
‫داده‬‫های‬‫حاصل‬‫از‬‫هر‬‫سنسور‬‫را‬‫روی‬‫روش‬‫تحلیل‬‫مورد‬‫نظر‬‫خود‬(‫مثال‬‫شبکه‬‫ی‬‫عصبی‬‫مصنوعی‬)‫پیاده‬‫می‬‫ک‬‫نیم‬.
‫سپس‬‫با‬‫استفاده‬‫از‬‫دقت‬‫به‬‫دست‬‫آمده‬‫در‬‫آموزش‬‫سیستم‬،‫ها‬‫برای‬‫هریک‬‫از‬‫خروجی‬‫های‬‫آنان‬‫وزنی‬‫در‬‫نظر‬‫گ‬‫رفته‬
‫می‬‫شود‬.
7
‫س‬‫ر‬‫د‬‫ا‬‫ﺮ‬‫ﻓ‬
FaraDars.org

8. ‫یا‬ ‫داده‬ ‫تلفیق‬ ‫آموزش‬
Data Fusion
faradars.org/fvdm9405
‫در‬‫این‬‫روش‬‫هرگاه‬‫داشته‬‫باشیم‬:
n:‫تعداد‬‫منابع‬‫اطالعاتی‬(‫سنسورها‬)
:w‫وزن‬‫تعیین‬‫شونده‬‫برای‬‫سنسور‬i‫ام‬
a:‫دقت‬‫حاصل‬‫از‬‫آموزش‬‫داده‬‫های‬‫سنسور‬i‫ام‬
‫از‬‫فرمول‬‫مقابل‬‫برای‬‫به‬‫دست‬‫آوردن‬‫وزنها‬‫استفاده‬‫می‬‫کنیم‬:
‫مهم‬ ‫شرط‬ ‫برقراری‬
8
𝑖=1
𝑛
w i, j = 1w i, j =
a i, j
𝑖=1
𝑛
)𝑎(𝑖, 𝑗
= 1
‫س‬‫ر‬‫د‬‫ا‬‫ﺮ‬‫ﻓ‬
FaraDars.org

9. ‫یا‬ ‫داده‬ ‫تلفیق‬ ‫آموزش‬
Data Fusion
faradars.org/fvdm9405
‫کالمن‬ ‫پاالیه‬
‫پاالیه‬‫کالمن‬‫یکی‬‫از‬‫بهترین‬‫الگوریتم‬‫های‬‫پیش‬‫بینی‬‫کننده‬‫است‬.
‫این‬‫مدل‬،‫خطی‬،‫نااریب‬‫دارای‬‫کمترین‬‫ضریب‬‫خطا‬‫و‬‫نیز‬‫بهترین‬‫روش‬‫در‬‫شرایط‬‫دریافت‬‫سیگنال‬‫های‬‫ن‬‫ویزی‬‫می‬
‫باشد‬.‫پاالیه‬‫کالمن‬‫به‬‫طور‬‫موفقیت‬‫آمیزی‬‫در‬‫پیش‬‫بینی‬‫رخداد‬‫عیوب‬‫ناگهانی‬‫در‬‫ماشین‬‫ها‬‫به‬‫کار‬‫رف‬‫ته‬‫است‬.
‫در‬‫این‬‫روش‬‫رابطه‬‫ی‬‫بین‬‫حالت‬،‫سیستم‬‫نویز‬‫و‬‫داده‬‫های‬‫خروجی‬‫به‬‫شکل‬‫زیر‬‫در‬‫نظر‬‫گرفته‬‫می‬‫شود‬:
( , )k k kz h x v
9
‫س‬‫ر‬‫د‬‫ا‬‫ﺮ‬‫ﻓ‬
FaraDars.org

10. ‫یا‬ ‫داده‬ ‫تلفیق‬ ‫آموزش‬
Data Fusion
faradars.org/fvdm9405
‫معادله‬ ‫تشریح‬
x‫در‬‫اینجا‬‫شامل‬‫تمام‬‫اطالعات‬‫حال‬‫حاضر‬‫سیستم‬‫است‬‫و‬h‫تابعی‬‫غیر‬‫خطی‬‫است‬‫که‬‫حالت‬x‫را‬‫به‬‫خروجی‬‫مربوط‬‫می‬
‫سازد‬.
Z‫در‬‫اینجا‬‫خروجی‬‫و‬‫یا‬‫داده‬‫های‬‫اندازه‬‫گیری‬‫شده‬‫است‬.‫داده‬‫های‬‫اندازه‬‫گیری‬‫شده‬‫تابعی‬‫از‬‫حالت‬‫سیستم‬‫ماست‬.
‫از‬‫این‬‫رو‬‫با‬‫استفاده‬‫نتایج‬‫به‬‫دست‬‫آمده‬‫از‬‫تحلیل‬‫داده‬‫ها‬‫توسط‬‫پاالیه‬‫کالمن‬‫به‬‫حدس‬‫درباره‬‫ی‬‫چگونگی‬‫حالت‬‫سیستم‬‫در‬
‫حال‬‫حاضر‬‫و‬‫نیز‬‫پیش‬‫بینی‬‫حالت‬‫آن‬‫در‬‫آینده‬‫می‬‫پردازیم‬.‫در‬‫این‬‫فرمول‬‫نشان‬‫گر‬‫میزان‬‫نویز‬‫است‬.
10
‫س‬‫ر‬‫د‬‫ا‬‫ﺮ‬‫ﻓ‬
FaraDars.org

11. ‫یا‬ ‫داده‬ ‫تلفیق‬ ‫آموزش‬
Data Fusion
faradars.org/fvdm9405
‫تعیین‬‫وضعیت‬‫کنونی‬‫و‬‫پیش‬‫بینی‬‫آن‬‫در‬‫آینده‬‫در‬‫پاالیه‬‫ی‬‫کالمن‬‫با‬‫استفاده‬‫از‬‫داده‬‫های‬‫حاالت‬‫گذش‬‫ته‬‫و‬‫با‬‫تاکید‬
‫بیشتر‬‫بر‬‫داده‬‫های‬‫نزدیکتر‬‫به‬‫زمان‬‫حال‬‫انجام‬‫می‬‫گیرد‬.
‫فرمول‬‫زیر‬‫بیان‬‫می‬‫کند‬‫که‬‫حالت‬‫کنونی‬،‫سیستم‬‫تابعی‬‫از‬‫حالت‬،‫گذشته‬‫اعمال‬‫کنترل‬‫در‬‫ورودی‬‫و‬‫ن‬‫یز‬‫میزان‬‫نویز‬
‫می‬‫باشد‬.‫در‬‫این‬‫فرمول‬x‫به‬‫حالت‬،‫سیستم‬u‫به‬‫اعمال‬‫کنترل‬‫در‬‫ورودی‬(‫ورود‬‫عمدی‬‫داده‬‫های‬‫آشنا‬‫به‬
‫سیستم‬)‫و‬‫در‬‫نهایت‬w‫مجددا‬‫به‬‫نویز‬‫مربوط‬‫هستند‬.
1 1 1( , , )k k k kx f x u w
11
‫س‬‫ر‬‫د‬‫ا‬‫ﺮ‬‫ﻓ‬
FaraDars.org

12. ‫یا‬ ‫داده‬ ‫تلفیق‬ ‫آموزش‬
Data Fusion
faradars.org/fvdm9405
‫در‬‫شرایطی‬‫که‬‫تابع‬f‫خطی‬‫باشد‬(‫یا‬‫بتوانیم‬‫آن‬‫را‬‫خطی‬‫فرض‬‫کنیم‬)‫فرمول‬‫به‬‫فرمول‬‫ساده‬‫تری‬‫تبدیل‬‫م‬‫ی‬‫شود‬
:
‫که‬‫در‬‫آن‬P‫و‬Q‫ماتریس‬‫ضرایب‬‫و‬‫وابسته‬‫به‬‫شرایط‬‫هستند‬
1 1. .k k k kx P x Q u w
12
‫س‬‫ر‬‫د‬‫ا‬‫ﺮ‬‫ﻓ‬
FaraDars.org

13. ‫یا‬ ‫داده‬ ‫تلفیق‬ ‫آموزش‬
Data Fusion
faradars.org/fvdm9405
‫با‬‫توجه‬‫به‬‫این‬‫فرض‬‫ها‬‫در‬‫نهایت‬‫می‬‫توانیم‬‫رابطه‬‫ی‬‫بین‬‫حالت‬‫سیستم‬‫و‬‫داده‬‫های‬‫خروجی‬‫را‬‫به‬‫صورت‬‫ر‬‫ابطه‬‫ی‬
‫تبیین‬‫کنیم‬‫که‬‫در‬‫آن‬‫پارامتر‬H‫ماتریس‬‫ضرایب‬‫ثابت‬‫است‬‫و‬‫به‬‫شرایط‬‫و‬‫به‬‫تابع‬‫غیر‬‫خطی‬h‫مربوط‬‫است‬.
.k k kz H x v
‫با‬‫استفاده‬‫نتایج‬‫به‬‫دست‬‫آمده‬‫از‬‫تحلیل‬‫داده‬‫ها‬‫توسط‬‫پاالیه‬‫کالمن‬‫به‬‫حدس‬‫درباره‬‫ی‬‫چگونگی‬‫حالت‬‫سیستم‬‫در‬
‫حال‬‫حاضر‬‫و‬‫نیز‬‫پیش‬‫بینی‬‫حالت‬‫آن‬‫در‬‫آینده‬‫می‬‫پردازیم‬.
‫در‬‫این‬‫فرمول‬v‫نشان‬‫گر‬‫میزان‬‫نوفه‬‫است‬.
13
‫س‬‫ر‬‫د‬‫ا‬‫ﺮ‬‫ﻓ‬
FaraDars.org

14. ‫یا‬ ‫داده‬ ‫تلفیق‬ ‫آموزش‬
Data Fusion
faradars.org/fvdm9405
‫تعیین‬‫وضعیت‬‫کنونی‬‫و‬‫پیش‬‫بینی‬‫آن‬‫در‬‫آینده‬‫در‬‫پاالیه‬‫ی‬‫کالمن‬‫با‬‫استفاده‬‫از‬‫داده‬‫های‬‫حآالت‬‫گذش‬‫ته‬‫و‬‫با‬‫تاکید‬
‫بیشتر‬‫بر‬‫داده‬‫های‬‫نزدیکتر‬‫به‬‫زمان‬‫حال‬‫انجام‬‫می‬‫گیرد‬.
‫اشکال‬‫بزرگ‬‫پاالیه‬‫کالمن‬‫آن‬‫است‬‫که‬‫این‬‫روش‬‫تنها‬‫برای‬‫تحلیل‬‫داده‬‫ها‬‫در‬‫شرایط‬‫خطی‬‫کاربرد‬‫دارد‬.
‫این‬‫نقص‬‫باعث‬‫شده‬‫است‬‫تا‬‫کاربرد‬‫پاالیه‬‫کالمن‬‫در‬‫کاربردهای‬‫مکانیکی‬‫محدود‬‫شده‬‫و‬‫بیشتر‬‫در‬‫کار‬‫بردهای‬
‫کنترلی‬‫و‬‫الکترونیکی‬‫مورد‬‫استفاده‬‫قرار‬‫گیرد‬.‫چرا‬‫که‬‫در‬‫شرایط‬‫مکانیکی‬‫در‬‫عمل‬‫شرایط‬‫خطی‬‫وجو‬‫د‬‫ندارد‬‫و‬
‫فرض‬‫شرایط‬‫خطی‬‫نیز‬‫اغلب‬‫همراه‬‫با‬‫خطای‬‫فراوان‬‫است‬.
14
‫س‬‫ر‬‫د‬‫ا‬‫ﺮ‬‫ﻓ‬
FaraDars.org

15. ‫یا‬ ‫داده‬ ‫تلفیق‬ ‫آموزش‬
Data Fusion
faradars.org/fvdm9405
‫فرادرس‬ ‫در‬ ‫شده‬ ‫مطرح‬ ‫نکات‬ ‫مبنای‬ ‫بر‬ ‫ها‬ ‫اسالید‬ ‫این‬
«‫یا‬ ‫داده‬ ‫تلفیق‬ ‫راهبرد‬ ‫کاربردهای‬ ‫و‬ ‫مبانی‬ ‫آموزش‬Data Fusion»
‫است‬ ‫شده‬ ‫تهیه‬.
‫نمایید‬ ‫مراجعه‬ ‫زیر‬ ‫لینک‬ ‫به‬ ‫آموزش‬ ‫این‬ ‫مورد‬ ‫در‬ ‫بیشتر‬ ‫اطالعات‬ ‫کسب‬ ‫برای‬.
faradars.org/fvdm9405
15
‫س‬‫ر‬‫د‬‫ا‬‫ﺮ‬‫ﻓ‬
FaraDars.org