在该专题讲座中，我们主要学习了测控仪器设计，测控技术与仪器发展趋势，微电子、技术发展，以及多传感器信息融合和应用 ，这几个方面和我们测控专业联系是非常紧密的，我就这几个方面简单介绍一下自己对各方面的认识。
一、测控仪器设计
测控技术与仪器专业是涵盖多个方面的，包括测试，控制，仪器仪表各个方面，我简单谈谈测控技术与仪器的发展趋势。
测量是以确定量值为目的的一种操作，是认识物质世界的一种方法。控制是针对信息获取、变送传输、数据处理和执行控制等部分的需要，研究信号产生、对象跟踪、状态反馈、信息 传送、动作控制、结果输出等技术环节中的控制技术与方法。
仪器是对物质世界的信息进行测控与控制的基础手段与设备。仪表是用于测量各种自然量（如压力、温度、速度、电压、电流等）的一种仪器。仪器起着扩展和延伸人的感官神经系统的作用，增强认识世界的能力。仪器是测量或控制的工具，测量是使用仪器的目的，而控制是为了正确获取信息或者驱使对象执行某一动作的工具。仪器和控制往往是相互依存的。关于仪器仪表的分类有很多种，目前还没有一致分类法。根据不同的场合、对象、需求、不同视角，各种不同的分类法具有其相对的合理性。
仪器仪表的分类与现状
目前常用的仪器分类大多是按仪器的应用领域和仪器原理来分。自动化领域仪器仪表还有一种分类，称为一次仪表和二次仪表。一次仪表指传感器这类直接感触被测信号的部分；二次仪表指放大、显示、传递信号部分。
根据国际发展的潮流和我国的现状，现代仪器仪表按其应用领域和自身技术特性大致划分为6大类：1.工业自动化仪表与控制系统；2.科学仪器；3.电子与电工测量仪器；4.医疗仪器；5.各类专用仪器；6.传感器与仪器仪表元器件及材料。仪器学科领域科技发展的趋势是利用各学科最新科技成果，特别是结合材料、微电子、光电子、生物化学、信息处理等各学科及大规模集成电路、微纳加工、网络等各种高技术，开发新的微弱信号敏感、传感、检测、融合技术、物质原子、分子级检测技术、复杂组成样品的联用分析技术，生命科学的原位、在体、
实时、在线、高灵敏度、高通量、高选择性检测技术、工业自动化测控的在线分
析、原位分析、高可靠性、高性能和高适用性技术、医疗诊治的健康状况监测、
早期诊治、无损诊治、无创和低创直视诊疗、精确定位治疗技术，新学科领域的
计量技术，各类应用领域的专用、快速、自动化检测和计量技术。现在的发展趋
势，主要有：仪器的研制和生产趋向智能化、微型化、集成化、芯片化和系统工
程化、仪器仪表行业的“四个现代化”：数字化、智能化、网络化和微型化。新
技术、新工艺普遍应用。产品结构发生变化、产品开发准则发生变化。
二、多传感器信息融合技术
近年来，多传感器信息融合技术发展非常迅速，其应用也是越来越广泛，
这一技术正广泛应用于自动目标识别、战场监视、自动飞行器导航、机器人、遥
感、医疗诊断、图像处理、模式识别和复杂工业过程控制等领域。多传感器数据
融合是指对不同知识源和传感器采集的数据进行融合, 以实现对观测现象更好
地理解。从表面上看, 多传感器融合的概念很直观, 但实际上要真正实现一个多
传感器融合系统是比较困难的。
一般而言, 多传感器融合系统具有以下优点:
1) 提高系统的可靠性和鲁棒性;
2) 扩展时间上和空间上的观测范围;
3) 增强数据的可信任度;
4) 增强系统的分辨能力。
多传感器数据融合系统的应用
多传感器数据融合系统的应用可大致分为军事应用和民事应用两大类。军事应用
是多传感器数据融合技术诞生的源泉, 主要用于包括军事目标( 舰艇、飞机、导
弹等) 的检测、定位、跟踪和识别[ 5～7] 。这些目标可以是静止的, 也可以是
运动的。具体应用包括海洋监视、空对空、地对空防御系统。海洋监视系统包括
潜艇、鱼雷、水下导弹等目标的检测、跟踪和识别, 典型的传感器包括雷达声纳、
远红外、综合孔径雷达等。空对空、地对空防御系统的基本目标是检测、跟踪、
识别敌方飞机、导弹和反飞机武器, 典型的传感器包括雷达、ESM 接收机、远红
外、敌我识别感器、电光成像传感器等。
多传感器融合系统的发展
近年来, 多传感器融合系统在民事应用领域得到了较快的发展, 主要用于
机器人、智能制造、智能交通、医疗诊断、遥感、刑侦和保安等领域。机器人主
要使用电视图像、声音、电磁等数据的融合来进行推理, 以完成物料搬运、零件
制造、检验和装配等 工作。包括各种智能加工机床、工具和材料传送装置、检
测和试验装置以及装配装置。目的是在制系统中用机器智能来代替人进行智能加
工、状态监测和故障诊断 。智能交通系统采用多传感器数据融合技术, 实现无
人驾驶交通工具的自主道路识别、速度控制以及定位 。在以往的医疗诊断中, 外
科医生常用视觉检查以及温度计和听诊器来帮助诊断。现在出现了更为复杂而有
效的医用传感技术, 如超声波成像、核磁共振成像和X-射线成像等。将这些传感
器的数据进行融合能更准确地进行医疗诊断, 如肿瘤的定位与识别。
近年来, 用于多传感器数据融合的计算智能方法主要包括: 模糊集合理
论, 神经网络、粗集理论、小波分析理论 和支持向量机等 。目前,人们已开始
将多传感器信息融合应用于复杂工业过程控制系统, 文献提出的复杂工业过程
综合集成智能控制系统便是其中的一种。复杂工业过程多传感器信息融合系统如
图4 所示。图中时间序列分析、频率分析、小波分析从各传感器获取的信号模式
中提取出特征数据, 同时将所提取的特征数据输入神经网络模式识别器; 神经
网络模式识别器进行特征级数据融合, 以识别出系统的特征数据, 并输入到模
糊专家系统进行决策级融合; 专家系统推理时, 从知识库和数据库中取出领域
知识规则和参数, 与特征数据进行匹配( 融合) , 最后决策出被测系统的运行
状态、设备工作状况和故障等。
随着传感器技术、数据处理技术、计算机技术、网络通讯技术、人工智
能技术、并行计算的软件和硬件技术等相关技术的发展, 多传感器数据融合必将
成为未来复杂工业系统智能检测与数据处理的重要技术。我们应积极借鉴国外的
研究成果, 结合我国的实际情况, 大力开展这方面的研究。今后多传感器信息融
合技术的主要研究方向应包括以下几方面:
1) 改进融合算法以进一步提高融合系统的性能。目前, 将模糊逻辑、神经网络,
进化计算、粗集理论、支持向量机、小波变换等计算智能技术有机地结合起来, 是
一个重要的发展趋势 。如何利用集成的计算智能方法( 如模糊逻辑+ 神经网络,
模糊逻辑进化计算, 神经网络+ 进化计算, 小波变换+ 神经网络等) , 提高多
传感器融合的性能是值得深入研究的课题。
2) 如何利用有关的先验数据提高数据融合的性能, 也是需要认真研究的一个问
题。
3) 开发并行计算的软件和硬件, 以满足具有大量数据且计算复杂的多传感器融
合的要求。
4) 针对具体的应用情况, 正确地评价多传感器信息融合的结果。
三、微电子技术发展
分立元件--集成电路（IC）—系统芯片（SoC）
集成电路（IC）：
1、以集成电路(IC)为核心的微电子技术与产业已进人纳米电子时代 ；
2、随着微电子系统复杂度和IC芯片集成度越来越高，现有的设计、制造、封装和测试等方面正遇到严峻的挑战。
3、可测性设计（DFT）、可制造性设计(DFM)、IP核复用和系统芯片成为IC设
计的重要发展方向。
IC制造工艺技术的发展方向：
1、以DRAM半节距为特征尺寸的IC技术节点的演进一直遵循摩尔定律 。
2、2004年版ITRS（半导体技术发展蓝图，International Technology Road mapf or
Semiconductors）指出，2007年将实现65nm量产，2010年达到45nm，2013年
进人32nm，2016年实现22nm量产。
3、硅片直径由200mm向300mm转移 。
新兴存储器件
新兴存储器件，主要有磁存储器(MRAM)、相变存储器(PRAM)、纳米存储
器(NRAM)、分子存储器(molecularmemory)等 。
新型逻辑器件主要有共振隧道二极管(RTD)、单电子晶体管(SET)、快速单通量量
子逻辑器件、量子单元自动控制器件、纳米管器件、分子器件等 。
IC封装工艺的发展方向：
1、IC封装所用的主要焊料一一锡铅焊料(Sn一Pb合金)对环境和人体的危害很
大IC封装业必向无铅化封装转变。
2、新的封装技术，如系统级封装(SIP，system in package)、倒装芯片(flip Chip)、晶圆级封装(wafer level packaging)和层叠封装(stacked packaging)。
3、IC 封装业正经历的另一个重大转变是从标准封装批量生产为主，向提供定制的封装解决方案转变。
集成电路的未来发展方向
SoC代表了IC 朝系统集成的方向发展。从分立元件到IC 再到SoC，这是电子学领域的三次重大变革。微电子技术从IC向SoC的演变，不仅是概念上的重大突破，同时，也是信息技术革命的必要前提。
