基于Eclipse的多傳感器數據融合算法仿真系統(tǒng)

1、基于Eclipse的多傳感器數據交融算法仿真系統(tǒng)摘要數據交融是指對來自多個信息源的數據和信息進展綜合處理，以獲得對事物或目的更客觀、更本質認識的綜合信息。算法仿真是數據交融系統(tǒng)設計中的一項重要工作。本文介紹了一種基于Elipse開發(fā)的數據交融算法仿真系統(tǒng)，并對系統(tǒng)設計和實現中的一些關鍵技術進展了討論，比方Java和atlab的跨語言調用、Elipse插件技術等。關鍵詞數據交融；仿真系統(tǒng)；Elipse；多傳感器多傳感器數據交融就是把多個一樣類型或不同類型的傳感器所提供的部分觀察量加以綜合，消除信息之間的冗余和矛盾，利用信息互補，形成對環(huán)境的相對完好一致的感知描繪，從而進步智能系統(tǒng)決策的快速性和正

2、確性，以及規(guī)劃的科學性1。算法仿真軟件對多傳感器數據交融系統(tǒng)來說至關重要，它有助于驗證和改良數據交融算法，可以縮短系統(tǒng)的開發(fā)周期、節(jié)省大量的人力物力2。2.1Elipse簡介Elipse是一個開放源代碼的、基于Java的可擴展開發(fā)平臺。它最初的開發(fā)目的是一個高質量的開發(fā)工具平臺，但在Elipse的開展過程中，人們意識到Elipse除了用于開發(fā)工具平臺外，還合適作為更普遍應用的平臺根底，開發(fā)小組據此進展了假設干通用化改良，到3.0版本的時候，Elipse正式成為了通用的富客戶端平臺(RihlientPlatfr)3。本文研究的仿真系統(tǒng)即是基于ElipseRP開發(fā)的。近年來，Elipse在嵌入式系

3、統(tǒng)及設備開發(fā)4、企業(yè)級開發(fā)、應用程序周期管理等領域也得到了廣泛的應用。2.2基于ElipseRP構建系統(tǒng)的優(yōu)點1框架級的軟件復用軟件復用作為軟件開發(fā)過程中的一個重要技術，在理論中有效地進步了軟件開發(fā)效率和軟件質量，對軟件開發(fā)乃至整個計算機技術的開展有著深遠的歷史意義和現實意義。抽象是軟件復用的關鍵因素，Sith和Sttts指出：“編程的歷史是一種對體系構造不斷抽象的理論。隨著程序開發(fā)技術的不斷進步，程序語言設計者通過總結上一代程序語言的經歷教訓而不斷增加經過封裝的構造，然后軟件架構設計師在此根底之上創(chuàng)造出更復雜、更強大的抽象5。抽象的層次不同，軟件重用的粒度就不同。軟件復用按粒度可分為函數庫和

4、類庫復用、構件級復用和框架級復用?？蚣苁且粋€可復用的設計，它規(guī)定了應用的體系構造，說明了整個設計、協作構件之間的依賴關系、責任分配和控制流程，它強調的是軟件的設計重用性和系統(tǒng)的可擴大性。框架復用是抽象層次高、復用粒度大的復用形式，是軟件工程技術中的熱點研究課題，在業(yè)界使用也相當廣泛，因為它可以帶來更高的消費率和開發(fā)質量。Elipse就是一個可復用框架。圖1按粒度劃分的軟件復用層次數據交融技術目前仍然是一個不很成熟的研究領域，尚未形成統(tǒng)一的根本理論框架和有效的廣義模型及算法，還處在不斷地變化和開展過程中。算法仿真系統(tǒng)作為研究交融算法必須的輔助工具，也需要具備靈敏、開放、穩(wěn)定的特性，以適應持續(xù)演化

5、的要求。基于ElipseRP來開發(fā)算法仿真系統(tǒng)，是順應數據交融領域特點和開展方向的。2靈敏的插件構造通常的軟件必須通過重新編譯的形式才能進展更改或擴大，而Elipse通過使用插件機制，讓我們可以動態(tài)地增加系統(tǒng)功能而無需修改系統(tǒng)代碼，還能復用Elilpse平臺提供的眾多擴展點。3開放源代碼開放源代碼不僅僅意味著免費，還使得Elipse成為一個開放、自由的體系。開放源代碼鼓勵創(chuàng)新，并鼓勵開發(fā)人員為公共開放源碼庫奉獻代碼，為這個工程作奉獻的開發(fā)人員越多，這個工程就會變得日益有用。另外，開放源代碼還使得平臺開發(fā)人員的學習曲線變得更平滑，因為Elipse平臺本身就包含了假設干高品質的插件實現范例，是開發(fā)

6、人員學習和模擬的對象。4跨平臺性和優(yōu)良的用戶體驗Elipse是基于跨平臺的程序語言Java開發(fā)的，這使得開發(fā)人員基于Elipse開發(fā)的程序也可以方便地跨平臺部署。另外，Eliplse通過引入ST(StandardidgetTlkit)，使得開發(fā)出來的GUI程序效率更高，而且具備了與本地操作系統(tǒng)一致的外觀和操作方式，大大改善了Java程序的用戶體驗。如前文所述，本系統(tǒng)基于ElipseRP來構建的首要目的就是為了軟件復用，所以系統(tǒng)設計的時候需要充分發(fā)揮Elipse平臺的優(yōu)點、復用Elipse框架的實現。構成Elipse平臺的ui、help等插件向開發(fā)者提供了眾多有用的擴展點，本系統(tǒng)通過直接擴展它們

7、來實現需要的功能，例如菜單、編輯器、幫助閱讀器等。為了保持系統(tǒng)的正交性、靈敏性、可擴展性，本系統(tǒng)還充分利用Elipse平臺的插件機制，將一些相對獨立的子系統(tǒng)以插件形式實現，并通過定義新的擴展點等方式對系統(tǒng)層次進展明晰的劃分。通過將子系統(tǒng)別離到不同的插件實現，使得它們可以互相獨立地開發(fā)，而且可以實現功能的靈敏組裝；通過定義新的擴展點，可以減少系統(tǒng)中的耦合，使得各部分依賴于接口而非實現，增加擴展性。系統(tǒng)的構造如圖2所示。其中文件編輯和編譯插件、系統(tǒng)幫助插件、結果顯示和比擬插件只依賴于Elipse平臺，可以直接作為獨立插件實現。本文實現了一個多傳感器跟蹤系統(tǒng)的仿真插件，它提供了首選項等一些根底效勞，

8、并向上提供了想定航跡定義的擴展點，使得詳細的航跡生成算法和航跡定義用戶界面可以通過插件形式來實現，以便靈敏交換。另外該仿真插件通過調用編譯成dll形式的文件來執(zhí)行干擾仿真和數據交融運算，這些算法模塊可以在系統(tǒng)中直接編輯和重新編譯，以便更新和交換。圖2系統(tǒng)構造圖4.1Java/atlab多語言混編技術為了使多傳感器數據交融仿真軟件開發(fā)效率高、構造靈敏、易于使用，本文引入了Elipse平臺。但Elipse是基于Java語言的，數值計算并不是Java的強項，假設使用它來直接實現復雜的數據交融算法并不可取，而atlab那么在數值分析、矩陣運算、信號處理和圖形顯示方面有很大的優(yōu)勢。我們需要將這兩種平臺的

9、優(yōu)勢綜合起來，使得用戶既能使用一個集成的仿真系統(tǒng)來執(zhí)行仿真任務，又能充分發(fā)揮atlab的優(yōu)勢，將更多的精力花在算法的設計和改良上。所以，如何將atlab的數值計算才能與Java的軟件構建才能結合起來，就成了一個非常關鍵的問題。經過調查和研究，本文找到了適宜的方案，即通過多語言混編技術來解決這個問題，詳細來說，就是用編譯器將算法的文件編譯成dll(動態(tài)鏈接庫)文件，然后讓Java通過JNI接口來調用這些算法模塊。然而，目前應用比擬廣泛的是V和atlab之間的調用，由于Java程序是通過虛擬機來解釋執(zhí)行的，并不是原生(native)程序，所以Java與atlab之間的跨語言調用實例還很鮮見，實現起

10、來更加復雜，其中主要涉及以下兩個技術。atlab以其強大的功能而享有盛譽，然而僅僅使用atlab桌面的話，卻存在一些缺點：atlab語言是解釋執(zhí)行的，效率比擬低；程序不能脫離其環(huán)境運行，不能被用于開發(fā)通用性較強的軟件；算法和數據的保密性差等等。以上問題有假設干種解決方案，其中一種就是使用，它是ATLAB自帶的一個編譯器，能將文件轉化成、+或p等各種類型的源代碼，并根據需要生成可執(zhí)行文件、lib文件(庫文件)、dll文件或S函數文件等。編譯后文件里的內容被加密壓縮存放在一個TF(pnentTehnlgyFile)的文檔里。而詳細計算工作由一個名為R(ATLABpnentRuntie)的共享庫集合

11、工具提供，假如目的機器中沒有atlab環(huán)境，那么需要將R一起部署。編譯器可以在命令行通過命令來調用，該命令有眾多參數可供選擇，開發(fā)者可以在atlab幫助中找到使用方法。Jatlab/Link是由假設干動態(tài)鏈接庫和配置文件組成的，使用也很簡單，只要把它放到Java程序的根目錄下即可。假如目的環(huán)境沒有atlab運行環(huán)境，或者其atlab版本與當前版本不符，那么需要將當前版本的atlab提供的R放置在該目錄中。通過JStat與Jatlab/Link的結合使用，Java程序可以直接向atlab計算模塊傳遞參數和接收返回值，并控制計算任務的運行。JStat提供的Pall類將計算任務進展了良好的封裝，使得

12、我們可以啟動一個單獨的線程來執(zhí)行計算任務，讓系統(tǒng)主界面在運算期間仍然保持響應。另外，為了方便與atlab之間的參數傳遞和數據處理，JStat還提供了Uatrix工具類來簡化Java中的矩陣操作。4.2插件技術Elipse平臺是基于插件的，而插件具有明確定義的構造和標準，所以Elipse專門提供了PDE(插件開發(fā)環(huán)境，PlugDevelpentEnvirnent)來輔組用戶創(chuàng)立、開發(fā)、測試、調試和部署插件，并確保用戶創(chuàng)立的新插件遵循標準、能被平臺正確地識別和調用。以下通過系統(tǒng)中的文件編輯和編譯插件為例，來說明插件開發(fā)的一般流程。首先在Elipse中新建一個插件工程，按照新建向導，填充插件的標識、

13、版本、名稱等信息。點擊“完成之后，得到的工程構造如圖3所示。圖3插件工程工程構造圖4插件清單編輯器插件是一種構造化的、標準化的組件，一個PDE工程通常包括了下面三個工程文件：1plugin.xl：描繪正在提供的擴展、定義新的擴展點。2ANIFEST.F：指定插件依賴項、lasspath等信息。3build.prperties：指定構建、打包和導出插件時所需的配置信息。為了編輯工程文件，PDE提供了插件清單編輯器圖4。它是一個多頁編輯器，其前6個頁面其實是工程文件的抽象視圖，使得開發(fā)人員可以用更容易理解的方式配置插件工程，這與直接編輯文件的效果是一樣的。圖5文件編輯器及其語法著色為了實現更高的集

14、成度，本文將編譯器用可視化界面進展了封裝，可以直接在工作區(qū)內選擇文件進展編譯。圖6文件編譯配置對話框圖7編譯信息的控制臺輸出本文介紹了Elipse平臺，討論了Elipse在算法仿真系統(tǒng)開發(fā)中的優(yōu)勢，解決了其中的假設干關鍵技術問題，例如Java和atlab的跨語言調用等，并以文件的編輯和編譯插件為例示范了如何開發(fā)Elipse插件。文中給出的思路和實現方法對類似軟件的設計和開發(fā)具有一定的指導意義。1羅志增，蔣靜坪.機器人感覺與多信息交融.北京.機械工業(yè)出版社，20022盧炎生，岳沛，翟彬彬.多傳感器數據交融算法仿真評估系統(tǒng).第五屆全球智能控制與自動化大會，中國杭州，20223Kelleran,JhnElipse的歷史、現狀和將來EB/L.IBdevelperrks.2022.ib./develperrks/n/pensure/s-el-jhn/4來大偉.基于Elipse平臺的工具成為嵌入式領域熱門EB/L.電子工程編輯.2022.eethin