基于高维异构信息稀疏表征与测度优化的亚米级融合定位理论方法

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61871054
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    66.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0105.移动通信
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Sub-meter accuracy and high available indoor positioning techniques are urgently needed with the rapid development of intelligent service robots. The existing positioning solutions, like Ultra Wide-band (UWB) and Simultaneous Localization and Mapping (SLAM), which usually need the deployment of massive devices, could not meet the demands of high available positioning because of the disadvantages of high cost, high consumption of computing resource and weak environmental suitability. Therefore, multi-source fusion positioning is becoming one of the research hotspots. There are still some open challenges in multi-source fusion positioning, such as the high dimensionality and the representation disunity of heterogeneous information, and the tightly coupled fusion of heterologous information. Aiming at these problems, this project would explore the mechanism of sparse representation based on channel state information (CSI) and image scale-invariant feature transform (SIFT) keys, study the methods of bases dictionary adaptive learning and of the optimal observation matrix architectural design, and establish the dimensionality reduction computing model for CSI and image SIFT keys to realize efficient location evaluation. This project would also reveal the similarity change rules in heterogeneous parameters, propose the description methods of the optimal eigenvector to CSI and image SIFT keys fusion features, design the space measure model of heterogeneous features and the corresponding optimization strategy of model parameters, and achieve the united characterization of these two features to build a fingerprinting database with sub-meter resolution. Meanwhile, this project would study the tightly coupled fusion architecture based on the sub-meter-resolution feature, and develop high accuracy fusion positioning algorithms in order to break through the bottleneck of high available positioning and to achieve sub-meter, low-cost and high-available indoor localization, which would be validated through experiments based on the low-cost intelligent service robot platform. The research in this project would give a theoretical support to the location technologies in the applications of artificial intelligence, and provide new ideas and methods for the studies of indoor high accuracy positioning.
亚米级高可用室内定位技术是智能服务机器人等不可或缺的核心支撑。然而现有技术(如UWB、SLAM等)需布设大量设备,成本高、计算资源消耗大,无法满足高可用定位需求,发展多源融合定位理论方法成为国际学术研究的前沿和热点,但面临异构信息高维度、表征不统一与异源数据紧耦融合等科学难题。对此,本项目拟探究无线和图像高维异构信息的稀疏压缩机理,研究基字典自适应学习与观测矩阵最优结构设计方法,建立降维计算模型,大幅降低信息维度,实现高效计算;揭示异构参数相关性变化规律,提出异构信息融合的最优特征向量描述方法,设计空间测度模型与参数优化策略,实现统一的测度表征,并构建亚米级区分度特征库;研究基于亚米级区分度特征的异源数据紧耦融合高精度定位方法,突破高可用定位瓶颈,形成亚米级、低成本、高可用室内定位系统性体系。该研究不但能为面向人工智能应用的定位技术提供理论支撑,而且将为高精度室内定位技术研究提供新思路。

结项摘要

亚米级高可用室内定位技术是智能服务机器人等不可或缺的核心支撑,发展多源融合定位理论方法是低成本、高可用的室内定位服务的重要手段。本项目针对多源融合定位面临的异构信息高维度、表征不统一与异源数据紧耦融合等科学难题,开展了基于高维异构信息稀疏表征与测度优化的亚米级融合定位理论方法研究:在异源异构特征的稀疏表征与压缩方法方面,本项目提出了基于CSI的双层字典学习等多种算法,建立了降维计算模型,大幅降低了信息维度,实现了高效计算;在异构特征空间测度模型方面,本项目提出了LC-DNN等多种模型与算法,实现了异构信息的统一测度表征,并构建了亚米级区分度特征库,克服了在复杂环境下特征混叠冗余的问题;在异源异构数据紧耦融合稳健定位方面,本项目提出了MI-FRM等紧耦合定位方法,解决了环境复杂性带来的单一定位特征信息不完备的问题,突破了高可用定位瓶颈,形成了亚米级、低成本、高可用室内定位理论体系。最终本项目成功在端侧完成算法部署,并实现复杂室内环境下定位精度优于1米的目标。本项目的研究成果为室内定位的研究提供理论方法支撑,对促进位置服务和未来大众普及的人工智能应用的新发展具有重要意义。相关成果得到了国内外专家的高度评价,发表论文16篇(其中SCI检索论文8篇,EI检索8篇),获得发明专利6项,培养博士、硕士研究生共18名。

项目成果

期刊论文数量(9)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(7)
专利数量(6)
C-GCN: A Flexible CSI Phase Feature Extraction Network for Error Suppression in Indoor Positioning.
C-GCN:一种用于室内定位误差抑制的灵活 CSI 相位特征提取网络
  • DOI:
    10.3390/e23081004
  • 发表时间:
    2021-07-31
  • 期刊:
    Entropy (Basel, Switzerland)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Liu W;Cheng Q;Deng Z;Jia M
  • 通讯作者:
    Jia M
C-Map: Hyper-Resolution Adaptive Preprocessing System for CSI Amplitude-Based Fingerprint Localization
C-Map:用于基于 CSI 幅度的指纹定位的超分辨率自适应预处理系统
  • DOI:
    10.1109/access.2019.2941588
  • 发表时间:
    2019-01-01
  • 期刊:
    IEEE ACCESS
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Liu, Wen;Cheng, Qianqian;Zheng, Xinyu
  • 通讯作者:
    Zheng, Xinyu
MHSA-EC: An Indoor Localization Algorithm Fusing the Multi-Head Self-Attention Mechanism and Effective CSI.
MHSA-EC:一种融合多头自注意力机制和有效CSI的室内定位算法
  • DOI:
    10.3390/e24050599
  • 发表时间:
    2022-04-25
  • 期刊:
    Entropy (Basel, Switzerland)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
  • 通讯作者:
CSI Amplitude Fingerprinting for Indoor Localization with Dictionary Learning.
通过字典学习进行室内定位的 CSI 振幅指纹识别
  • DOI:
    10.3390/e23091164
  • 发表时间:
    2021-09-04
  • 期刊:
    Entropy (Basel, Switzerland)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Liu W;Wang X;Deng Z
  • 通讯作者:
    Deng Z
LC-DNN: Local Connection Based Deep Neural Network for Indoor Localization With CSI
LC-DNN:基于本地连接的深度神经网络,用于 CSI 室内定位
  • DOI:
    10.1109/access.2020.3000927
  • 发表时间:
    2020-01-01
  • 期刊:
    IEEE ACCESS
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Liu, Wen;Chen, Hong;Cheng, Qianqian
  • 通讯作者:
    Cheng, Qianqian

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其他文献

新疆柯尔克孜族ABO及Rh血型表型分布调查研究
  • DOI:
    10.13303/j.cjbt.issn.1004-549x.2018.10.024
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    中国输血杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    朱蓉;梁静;王峰;王瑶;刘雯;兰炯采;邱芬
  • 通讯作者:
    邱芬
水平管气液螺旋流流型辨识及压降波动研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    工程热物理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘雯;李华峥;王雪;王树立
  • 通讯作者:
    王树立
自修复材料在储能器件中的研究现状
  • DOI:
    10.19535/j.1001-1579.2021.06.018
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    电池
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    丁赵波;罗英;刘雯;解晶莹
  • 通讯作者:
    解晶莹
人表皮黑素细胞与HaCaT细胞共培养体外模型的建立
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    中国美容医学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    田燕;赵广;刘雯;杨庆琪;李铀;马慧军
  • 通讯作者:
    马慧军
微纳米分子系统研究领域的最新进展——IEEE NEMS 2014国际会议综述
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    太赫兹科学与电子信息学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    苏宗明;刘雯;胡威;张海霞
  • 通讯作者:
    张海霞

其他文献

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刘雯的其他基金

面向室内复杂动态环境的精准定位导航理论与方法研究
  • 批准号:
    62372049
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    50 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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