基于声阵列数据融合的运动车辆目标识别理论及方法研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51765017
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    38.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0503.机械动力学
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Classification of moving vehicles is an important part of the intelligent transportation system (ITS), and the recognition technology based on vehicle acoustic signals has been paid more and more attention because of its unique advantages. Now the acoustic target recognition technology is restricted to the internal characteristics of acoustic signals, and the vehicle classification characteristics are so limited that it’s difficult to further improve the recognition accuracy. In this project, acoustic array is introduced into the target recognition of moving vehicles, which is used to obtain the spatial distribution characteristics of vehicle sound sources, and realize the comprehensive extraction of target vehicle features by integrating with the characteristics of acoustic signals. The research contents are as follows: (1) Study the spatial moving sound source localization algorithm, and establish acoustic array structure optimization model based on the particle swarm algorithm; (2) Investigate the de-noising method based on multi-source delay characteristics of acoustic signals, and eliminate Dopple effect of moving sound source by setting up nonlinear time transformation model of acoustic signals; (3) Construct multiple feature set with reduced dimension for target vehicle; (4) Study the best matching combination method between classifier and feature vectors, based on which a recognition model with decision level information fusion will be built for moving vehicle classification. Finally, the moving vehicle target recognition results are verified by road tests. In this project, the theory and method of moving vehicle target recognition based on acoustic array is proposed, which has important theoretical significance and application value for improving the level of vehicle classification.
运动车辆分类识别是智能交通系统的重要组成部分,基于车辆声信号的识别技术由于其独特的优势而受到人们的重视。目前声目标识别技术仅限于挖掘声信号的内部特征,获取的目标车辆分类特征有限,因而难以进一步提高识别精度。本项目将声阵列引入运动车辆目标识别之中,获取车辆声源的空间分布特征信息,并结合声信号特征实现目标车辆特征的全面提取。项目的研究内容如下:(1)研究空间运动声源定位算法并建立基于粒子群算法的声阵列结构优化模型;(2)研究基于多源声信号时延特性的去噪方法,并建立声信号的非线性时间变换模型,消除背景噪声及多普勒效应的影响;(3)构建目标车辆的降维多重特征集;(4)研究分类器与特征向量的最佳匹配组合方法,建立运动车辆决策级信息融合识别模型。最后通过道路试验对目标分类识别结果进行验证。本项目系统地搭建基于声阵列的运动车辆目标识别理论及方法,对于提升车辆分类识别水平具有重要理论意义及应用价值。

结项摘要

运动车辆分类识别是智能交通系统的重要组成部分,基于车辆声信号的识别技术由于其独特的优势而受到人们的重视。目前声目标识别技术仅限于挖掘声信号的内部特征,获取的目标车辆分类特征有限,因而难以进一步提高识别精度。本项目将声阵列引入运动车辆目标识别之中,获取车辆声源的空间分布特征信息,并结合声信号特征及人工神经网络模型实现目标车辆的分类识别。本项目从目标声源定位、阵列结构优化、动态声目标的追踪、声信号特征提取及降维、多普勒效应消除以及声目标的分类识别几个问题出发,主要提出了以下创新方法:(1)基于阵列结构重构以及时频正交信号分离的关联模糊消除方法;(2)基于修正极坐标定位模型以及多孔阵列的远场声源定位精度提升方法;(3)基于粒子群算法的阵列结构优化方法;(4)基于改进智能粒子滤波的动态声源追踪方法;(5)基于小波变换的非平稳噪声信号阶次分析方法;(6)以非线性多项式拟合数值求解为基础的移动声信号多普勒消除方法;(7)基于互信息的二维MFCC特征矩阵降维方法;(8)融合互信息降维及注意力模型的声目标识别方法。所提出的理论模型及方法综合解决了基于声阵列的运动车辆目标识别的声源空间分布、特征信息获取及分类识别模型构建中的关键科学问题,提升了声源定位、运动轨迹以及声目标识别的精度和效率,并通过搭建的实验平台验证了所提出的方法的有效性。该项目的研究成果对于提升声阵列技术在智能交通、智慧城市乃至国防领域的应用水平具有重要的理论价值和指导意义。

项目成果

期刊论文数量(14)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(2)
专利数量(3)
Research on Acoustic Events Recognition Method with Dimensionality Reduction Combining Attention and Mutual Information
注意力与互信息相结合的降维声事件识别方法研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    IEEE SENSORS JOURNAL
  • 影响因子:
    4.3
  • 作者:
    Haitao Liu;Jiasheng Zhou;Guanglei Xi
  • 通讯作者:
    Guanglei Xi
Numerical and Experimental Analysis of the Effect of Acoustic Loads on the Source Characterization for an Internal Combustion Engine Exhaust System
声载荷对内燃机排气系统声源特性影响的数值和实验分析
  • DOI:
    10.1109/access.2020.3024545
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    IEEE Access
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Liu Haitao;Chen Yonghua;Xiao Qian
  • 通讯作者:
    Xiao Qian
基于遗传算法的智能粒子滤波重采样策略研究
  • DOI:
    10.11999/jeit200561
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    电子与信息学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘海涛;林艳明;陈永华;周尔民;彭博
  • 通讯作者:
    彭博
多声源定位的关联模糊消除方法研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    振动工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘海涛;陈永华;周家盛;程贤福;肖乾
  • 通讯作者:
    肖乾
消声器膨胀腔气流再生噪声产生机理及抑制研究
  • DOI:
    10.13465/j.cnki.jvs.2019.16.028
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    振动与冲击
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘海涛
  • 通讯作者:
    刘海涛

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其他文献

Non-local theory solution to a 3-D rectangular crack in an infinite transversely isotropic elastic material
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  • 影响因子:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
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大口径光学非球面镜先进制造技术概述
  • DOI:
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  • 影响因子:
    --
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  • 发表时间:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    电网技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    任永峰;彭伟;刘海涛;薛宇;周杰;安中全
  • 通讯作者:
    安中全

其他文献

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刘海涛的其他基金

融合时频和空间信息的复杂声场环境下机械噪声特征主动听觉感知及辨识
  • 批准号:
    12104153
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

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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