W niniejszej monografii przedstawiono wyniki badań autora nad możliwością zastosowania metod fuzji danych w obszarze układów i systemów pomiarowych, w których dotychczas nie były szerzej stosowane. Autor jest zwolennikiem poglądu, że świadome wykorzystanie technik fuzji danych na różnych etapach planowania i prowadzenia eksperymentu pomiarowego może w istotny sposób poprawić jakość tego eksperymentu, a tym samym jakość wyników dalszego przetwarzania danych pomiarowych. W metrologii można wyróżnić dwa obszary, w których może być stosowana fuzja danych. Są to zagadnienia związane z maksymalizacją efektywności klasyfikacji obiektów i minimalizacją niepewności wyników pomiarowych, szczególnie w wieloczujnikowych systemach pomiarowych. We wstępie monografii zebrano i usystematyzowano podstawowe pojęcia i definicje związane z procesem fuzji oraz przedstawiono modele i architektury, w których może być on prowadzony. Przedstawiono również możliwości stosowania metod łączenia informacji, na poszczególnych etapach przetwarzania danych w torze pomiarowym. Analizowano wpływ doboru czujników (rodzaj, liczba, parametry, komplementarność itp.) na jakość uzyskiwanych wyników, z punktu widzenia możliwości łączenia ich danych wyjściowych. Przedstawiono możliwość fuzji danych poprzez rozbudowę struktury systemów pomiarowych (zarówno na poziomie czujników, przetwarzania sprzętowego, jak i algorytmów), co prowadzi do zwiększenia ilości i różnorodności informacji w systemie. Zasadnicza część monografii dotyczy zastosowania proponowanych i analizowanych metod i technik fuzji danych w systemach do pomiaru parametrów ruchu drogowego. Obejmuje ona między innymi problemy pomiaru prędkości pojazdów (w szczególności pomiaru z wykorzystaniem pojedynczego czujnika), klasyfikacji pojazdów z wykorzystaniem metod nieparametrycznych i parametrycznych (ze szczególnym zwróceniem uwagi na zastosowanie metody miar rozmytych) oraz problemy ważenia pojazdów w ruchu. Została ona opracowana na podstawie doświadczeń autora w projektowaniu, budowie i eksploatacji takich systemów, w warunkach rzeczywistego ruchu drogowego. W podsumowaniu autor wyraża przekonanie, że wyniki przeprowadzonych badań potwierdziły możliwość, a nawet konieczność wdrażania metod fuzji danych w obszarze systemów pomiarowych, prowadzą one bowiem do zwiększenia ilości informacji o badanym obiekcie i poprawy jakości tych informacji.
Wydawnictwa nie prowadzą sprzedaży książek z serii "Rozprawy Monografie". Zainteresowanych prosimy o kontakt z ich autorami.
- Spis treści
-
Streszczenie 7
Summary 8
Spis oznaczeń 9
1. Wstęp 11
2. Podstawowe definicje i pojęcia fuzji danych 17
2.1. Definicje procesu fuzji danych 17
2.2. Modele procesu fuzji danych 19
2.2.1. Model Intelligence Cycle 20
2.2.2. Model JDL 20
2.2.3. Model metrologiczny 23
2.3. Podział procesu fuzji danych ze względu na cel jej stosowania 24
2.4. Architektury systemów realizujących fuzję danych 26
2.4.1. Właściwości podstawowych architektur procesu fuzji danych 27
2.4.2. Wybrane architektury procesu fuzji decyzji 30
2.5. Etapy przygotowania i projektowania procesu fuzji danych 32
2.6. Zagadnienia ogólne dotyczące zastosowania fuzji danych w metrologii 33
3. Pomiary parametrów ruchu drogowego – zagadnienia ogólne 37
3.1. Parametry globalne charakteryzujące ruch drogowy 39
3.2. Detekcja pojazdów 41
3.2.1. Fuzja danych w komplementarnym zestawie czujników 43
3.2.2. Fuzja danych w redundantnym zestawie czujników 47
3.3. Fuzja danych w pomiarach prędkości pojazdów 50
3.4. Podsumowanie 54
4. Fuzja danych w procesie klasyfikacji pojazdów w ruchu 55
4.1. Metody nieparametryczne 61
4.2. Metody parametryczne 62
4.2.1. Metody głosowania 63
4.2.2. Metody hierarchiczne 64
4.2.3. Klasyfikacja pojazdów z wykorzystaniem miar rozmytych 64
4.2.4. Metoda miar rozmytych z transformacją parametrów pierwotnych 74
4.2.5. Metody grupowania w klasyfikacji pojazdów 75
4.3. Podsumowanie 83
5. Fuzja danych w systemach ważenia pojazdów w ruchu 85
5.1. Preselekcyjne systemy WIM 87
5.2. Systemy MS-WIM 94
5.2.1. Dobór liczby czujników w systemie 95
5.2.2. Modele obiektów i elementów systemu MS-WIM 98
5.2.2.1. Model nawierzchni jezdni 98
5.2.2.2. Uproszczone modele zawieszenia pojazdów samochodowych 100
5.2.2.3. Model czujnika piezoelektrycznego 103
5.2.3. Algorytmy estymacji statycznych nacisków osi i masy całkowitej pojazdu 105
5.2.3.1. Estymator wartości oczekiwanej 106
5.2.3.2. Estymator największej wiarygodności 106
5.2.3.3. Nieliniowy estymator najmniejszej sumy kwadratów 107
5.2.3.4. Zmodyfikowany nieliniowy estymator najmniejszej sumy kwadratów 108
5.2.3.5. Nieliniowy filtr Kalmana 108
5.2.3.6. Sztuczne sieci neuronowe 109
5.2.4. Badania symulacyjne 109
5.2.5. Badania rzeczywistego systemu MS-WIM 116
5.3. Podsumowanie 124
6. Podsumowanie 127
6.1. Zestawienie ważniejszych rezultatów pracy 129
Literatura 131