數(shù)據(jù)融合將來自多個傳感器或多源的信息進行綜合處理,得到更為準(zhǔn)確、可靠的信息或結(jié)論。例如,無人機等裝備電子系統(tǒng)就必須對來自紅外、視頻和位置傳感器的數(shù)據(jù)進行融合。數(shù)據(jù)融合要求傳感器具備高控制計算能力和小型化。
(2) 戰(zhàn)場監(jiān)視和瞄準(zhǔn)傳感器
根據(jù)傳感器的研究,美國國防部將戰(zhàn)場監(jiān)視和瞄準(zhǔn)傳感器劃分為幾大類,如圖4所示?;?于MEMS、CMOS、光譜學(xué)技術(shù)制作的傳感器主要包括:
1)監(jiān)視和電子情報智能傳感器,在航空航天的應(yīng)用是環(huán)境檢測、安全和地球觀測服務(wù),并涉及對水下艦船、智能電子裝置(IED)、魚雷和導(dǎo)彈的探測和跟蹤,視頻監(jiān)視用于關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施保護;
2)轉(zhuǎn)動炮塔等武器的準(zhǔn)確定位,以及在特定高度上確保火力精度的智能傳感器;
3)多功能軍用智能傳感器的集成器件,滿足軍事應(yīng)用對傳感系統(tǒng)快速感知、操作、響應(yīng)的要求。
圖4 美國國防部戰(zhàn)場監(jiān)視和瞄準(zhǔn)傳感器的參考分類
(3)航天應(yīng)用傳感器
一臺中型規(guī)模的航天飛行器約有數(shù)百個傳感器,需要向智能傳感器發(fā)展。在空間應(yīng)用的傳 感 器有抗輻射加固等特殊要求,比其他軍用領(lǐng)域的要求更為苛刻。將陸地智能傳感器發(fā)展到航天應(yīng)用領(lǐng)域是重要發(fā)展途徑。遙感傳感器可將電磁技術(shù)應(yīng)用于信息采集的重要技術(shù)領(lǐng)域。不同的遙感傳感器工作在不同的電磁頻譜范圍。表1列出應(yīng)用于科學(xué)、地球觀測和氣象預(yù)報任務(wù)的典型遙感傳感器。
表1 空間遙感傳感器一覽表圖片
(4) 智能傳感網(wǎng)
美軍智能傳感網(wǎng)(SSW)的發(fā)展明顯受到傳感器、MEMS和 CMOS等技術(shù)發(fā)展的推動,擬實現(xiàn)微小化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、分布式和傳感器信息融合,能夠為更低級別層面的戰(zhàn)士提供增強的態(tài)勢感知手段。
這一應(yīng)用領(lǐng)域涉及到種類繁多的傳感器。數(shù)字化信息可以在單個傳感器上完成初級處理,圖像/信號處理功能能夠幫 助發(fā)現(xiàn)目標(biāo)并識別和分類處理。智能微塵等先進智能傳感器網(wǎng)傳感器可以撒布到戰(zhàn)場的各個角落,功耗低、隱蔽性強,具有自主性和自動化功能,能自我感知、持續(xù)學(xué)習(xí),甚至能夠?qū)δ繕?biāo)自動進行探測、跟蹤和分類并進行網(wǎng)絡(luò)化通信。
四、我國智能傳感器發(fā)展建議
隨著智能化時代的逐步臨近,智能傳感器將成為未來智能系統(tǒng)和物聯(lián)網(wǎng)的核心部件,是一切數(shù)據(jù)采集的入口以及智能感知外界的前端,隨著人工智能技術(shù)不斷地發(fā)展和成熟,其重要性將日益凸顯。
然而,傳感器產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)與應(yīng)用兩頭依附、技術(shù)與投資兩個密集、產(chǎn)品與產(chǎn)業(yè)兩大分散的特點,導(dǎo)致我國傳感器產(chǎn)業(yè)整體素質(zhì)參差不齊,“散、小、低、弱、缺芯” 的狀況十分突出,缺乏核心技術(shù),與國際差距更加明顯。國內(nèi)對傳感器與CMOS控制處理芯片混合集成或者單片集成技術(shù)雖有研究,但具有影響力的研究還不多見。結(jié)合我國國情,以及當(dāng)前智能傳感器的發(fā)展趨勢,發(fā)展建議如下。
一是堅持市場導(dǎo)向,促進產(chǎn)業(yè)發(fā)展。堅持市場化配置資源和政府引導(dǎo)相結(jié)合,研究智能傳感器的發(fā)展規(guī)劃,通過產(chǎn)學(xué)研用政一體化協(xié)同創(chuàng)新機制,促進“傳感芯片-集成應(yīng)用-系統(tǒng)方案及信息服務(wù)”廠商的高效協(xié)同,建立健全產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈,縮短技術(shù)到產(chǎn)品的研發(fā)周期,快速提升技術(shù)產(chǎn)品研發(fā)能力,實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)突破,促進產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
二是聚焦應(yīng)用市場,抓住重點領(lǐng)域核心產(chǎn)品。重點瞄準(zhǔn)智能制造、智慧生活、汽車電子、儀器儀表、國家安全等應(yīng)用行業(yè)的核心關(guān)鍵產(chǎn)品,加速推進MEMS、CMOS、光譜學(xué)等主流技術(shù)制作的智能傳感器的產(chǎn)品研發(fā)和推廣應(yīng)用,掌握核心關(guān)鍵技術(shù),快速形成產(chǎn)品研發(fā)能力,支撐產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
三是重視基礎(chǔ)研究,促進科技創(chuàng)新。鼓勵原始創(chuàng)新,發(fā)展新原理、新材料、新結(jié)構(gòu)的智能傳感器,如量子傳感、MEMS生物芯片、納機電系統(tǒng)(NEMS)、新型集成傳感微系統(tǒng)、3D和單芯片異質(zhì)異構(gòu)集成技術(shù)等傳感新技術(shù)。
四是軍民融合發(fā)展。重點瞄準(zhǔn)MEMS、CMOS、光譜學(xué)等具有廣泛軍民應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化前景的關(guān)鍵技術(shù)。軍用領(lǐng)域重點關(guān)注光電和紅外/聽覺、地震和磁/射頻傳感器的智能化和數(shù)據(jù)融合。民 用領(lǐng)域重點關(guān)注圖像傳感器、汽車傳感器、航空無線傳感微系統(tǒng),積極推動以多種航天傳感器為代表的民轉(zhuǎn)軍、軍轉(zhuǎn)民和軍民融合發(fā)展。