基于证据理论的海量信息融合方法研究及应用

【摘要】随着多传感器技术的快速发展，涌现出大量各种应用背景下的多传感器系统，信息融合技术在许多领域得到应用。在这些传感器系统中，信息往往呈现出复杂性，这种复杂性主要体现在数量上的巨大性和表现形式上的多样性。但是传统的信息融合大都针对简单的、少量的数据进行应用研究。随着海量数据时代的到来，传统的信息融合方法存在着局限性。本文以环境舒适度评价为研究背景，通过对基于证据理论的海量信息融合的研究，围绕多源海量信息进行了实验探索，为高效、合理地利用海量数据提供理论和技术基础。本文提出一种结合聚类和凸函数证据理论的海量信息融合方法。该方法的主要思想是，首先基于BIRCH算法对采集的海量信息进行聚类预处理，形成多个簇。然后，计算出每个簇的质心，将质心作为各个簇的代表信息，再基于广义三角模糊隶属函数对每个质心信息进行基本概率指派。最后，基于凸函数证据理论完成对各证据的组合，从而完成对海量信息的融合。本文通过在一个室内环境舒适度判定系统中验证了方法的有效性，该方法也可以很方便地推广到其它状态评价系统中。本文以室内环境舒适度为应用背景，选取温度、湿度和PM2.5这三个重要的影响因素，根据连续多天不同时段收集的大量真实的温湿度传感器数据和PM2.5数据，对算法进行实验验证。由于温湿度传感器数据收集的数据量比较大，我们先对温湿度数据进行聚类融合，再将结果与PM2.5数据进行融合。本文在使用BIRCH对温湿度数据聚类时，根据数据的特点和实验确定了节点阈值和分支因子，用聚类后的多个簇来代替原数据，并用簇的质心代表各个簇。本文在采用三角模糊隶属函数的方法构造基本概率函数时，由于本应用中存在着一种舒适度对应多个温度或湿度区间的情况，我们在基于模糊隶属函数方法的基础上做了一些改变，针对每一个区间都建立一个隶属度函数，最后选择似然函数大的作为该温湿度对应的舒适度的似然值，再处理生成证据的mass值。在凸函数证据理论的组合公式中，一般不同证据的影响因子是不一样的，为此，我们根据数据的特点，设计以每个簇中数据的条数在整个数据中的比例来作为影响因子，这样能够比较合理地指派权重。我们先使用凸函数证据理论组合公式求得温度和湿度对各舒适度的支持程度，再将温湿度的融合结果与PM2.5数据组合，得出最终的实验结果。通过与直接融合算法实验数据对比可知，本文提出的算法能在保证融合结果正确的前提下，大幅度减少海量信息的融合时间，是一种合理高效的海量信息融合新方法，为海量信息融合技术的发展提供了一条新的探索途径。最后本文给出了基于hadoop平台下的本文算法实现。
【作者】周斌；
【导师】刘大有；
【作者基本信息】吉林大学，计算机应用技术，2014，硕士
【关键词】凸函数证据理论；聚类；模糊隶属度函数；信息融合；海量信息；

【参考文献】
[1]闫洁.过渡金属元素构造出二维原子晶体材料[J].功能材料信息,2013,Z1:85-86.
[2]蔡素芬,李文林.存在外界干扰的连续系统离散自适应滑模控制[J].控制与决策,2005,11:119-122.
[3]高旭东.物联网（智能家居）中无线异构网络融合网关的设计与应用[D].南京邮电大学,电子与通信工程（专业学位）,2013,硕士.
[4]王大伟.大学生社团管理实证性研究[D].内蒙古师范大学,公共管理（专业学位）,2013,硕士.
[5]程凌宇.多方向小波变换图像滤波和数字电视条件接收系统研究[D].天津大学,信号与信息处理,2004,硕士.
[6]李玉秀.试论京派小说的女性形象[D].福建师范大学,文艺学,2004,硕士.
[7]汪颜.量子进化组播路由算法研究[D].西安电子科技大学,电路与系统,2012,硕士.
[8]蒋娟.中小学突发事件应急管理研究[D].湖南师范大学,行政管理,2013,硕士.
[9]袁轶通.遵循先例与案例指导制度的比较研究[D].西南政法大学,法律史,2012,硕士.
[10]王柳.女性高层次医护人员工作家庭冲突与主观幸福感的关系研究[D].吉林大学,企业管理,2013,硕士.
[11]汤橡.纺织品图案设计创意数字化表现的实现[D].山东大学,软件工程（专业学位）,2012,硕士.
[12]刘银方.论萧红小说的空间叙事[D].湖南师范大学,中国现当代文学,2013,硕士.
[13]吴征宇,胡国强.对我国全日制会计专业硕士培养模式的思考[J].法制与经济(下旬),2014,05:104-106.
[14]周莎.针刺改善帕金森病患者生活质量的近期临床观察[D].北京中医药大学,中医学,2013,硕士.
[15]李强.TCNQ席夫碱及冠醚金属配合物合成、表征及性能研究[D].黑龙江大学,有机化学,2013,硕士.
[16]卫宇浩.马克思主义社会公平理论视阈下我国收入分配问题研究[D].山西师范大学,马克思主义中国化研究,2014,硕士.
[17]王超,李凡.北京地铁票价与人均GDP及收入关系的探究[J].发展研究,2014,12:63-66.
[18]高嵩.SX银行个人贷款业务流程优化研究[D].长安大学,行政管理,2014,硕士.
[19]翟娜娜.华癸根瘤菌不同菌株间竞争结瘤能力的研究及根瘤菌体内诱导表达基因筛选体系的建立[D].南京农业大学,微生物学,2012,硕士.
[20]祝青.基于五株采样不可分小波的多光谱图像融合[D].湖北大学,计算机应用技术,2011,硕士.
[21]王福东.巴洛沙星的合成研究[D].湖南师范大学,有机化学,2004,硕士.
[22]刘树芳.攀钢2号高炉热风炉的大修改造[J].炼铁.1998(05)
[23]王师.MIRA模型组气动特性模型风洞试验研究[D].湖南大学,车辆工程,2011,硕士.
[24]廖海波.基于投影寻踪回归的文本分类研究[D].江西师范大学,2005.
[25]孙男男.农村土地整治项目社会评价[D].南京农业大学,土地资源管理,2012,硕士.
[26]郭继宁.老年人犯罪刑事责任问题研究[D].吉林大学,法律,2013,硕士.
[27]黄晓磊.上皮钙黏蛋白(CDH1)基因启动子甲基化与胃癌关系的meta分析[D].福建医科大学,外科学,2014,硕士.
[28]王晓蕾.几类基于径向基函数的无网格数值算法[D].山东师范大学,应用数学,2013,硕士.
[29]舒琦.ETL过程优化与增量数据抽取的研究[D].湖南大学,计算机技术,2011,硕士.
[30]张俊婷.山药多糖提取工艺优化及其抗菌活性研究[D].佳木斯大学,药剂学,2014,硕士.
[31]朱光明,吴律.FFT补零充位问题的补充[J].石油地球物理勘探,1981,04:75-78.
[32]胡泽新.基于神经网络的一类生化反应器状态在线估计[J].控制与决策,1995,05:439-443.
[33]贺建武.一种基于超导技术的微推力测试方案[D].首都师范大学,凝聚态物理,2013,硕士.
[34]张怀清,鞠洪波,陈永富.基于Internet的林业资源环境信息服务系统(FINFOSYS)研究[J].林业科学研究,2004,05:576-582.
[35]汪自强.企业信息系统建设中的多方参与与合作研究[D].武汉大学,2004.
[36]赵亭亭.体育院校健美操专项学生身体素质非衡结构补偿性的研究[D].西安体育学院,体育教育训练学,2013,硕士.
[37]徐彪.足球比赛新增附加助理裁判的必要性研究[D].北京体育大学,社会体育指导,2013,硕士.
[38]袁园.基于视觉的人体跟踪与动作分析研究[D].武汉理工大学,电子与通信工程,2012,硕士.
[39]韩闯.五龙颗粒对脾虚型变应性鼻炎大鼠模型鼻粘膜局部病理特征及血清补体C3的影响[D].成都中医药大学,中医五官科学,2012,硕士.
[40]郑泓海.大连中远物流有限公司业务发展战略研究[D].大连理工大学,工商管理,2004,硕士.
[41]王琳.5-羟色胺1A/7受体对气管迷走节前神经元突触传入的调节作用[D].复旦大学,神经生物学,2010,硕士.
[42]袁均.论强制重整制度[D].四川大学,法律,2003,硕士.
[43]熊南京.普标语在仡央语言中的地位[D].中央民族大学,少数民族语言文学,2004,硕士.
[44]陈学成.基于石墨烯的高功率锂离子电池负极材料制备及性能研究[D].天津大学,2012.
[45]钱玉趾.古蜀历史的精美画卷──读黄剑华新著《天门》[J].文史杂志.2002(02)
[46]肖莉.道德同一性对道德判断及道德行为的影响[D].湖南师范大学,心理健康教育（专业学位）,2013,硕士.
[47]李梦媛.空间计量经济模型的统计推断[D].云南财经大学,统计学,2013,硕士.
[48]张恩廷.某工程项目柔性化进度管理应用研究[D].西南交通大学,项目管理,2013,硕士.
[49]王志强.数据挖掘技术在循环流化床锅炉模糊控制系统中的应用[D].清华大学,动力机械及工程,2003,硕士.
[50]章安邦.权责失衡：中国社区矫正的当下困境[D].吉林大学,法学理论,2014,硕士.