基于多语义时空域的智能车辆未知区域自主导航方法研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61903034
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0309.机器人学与智能系统
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

To overcome the challenges faced by intelligent vehicles or unmanned ground platforms for the autonomous navigation in unknown regions, such as complex and changeable environment, multi-class dynamic target interference and huge differences between different types of platforms, this project makes full use of the advantage of 2D lidar and stereo cameras to build a low-cost, modular and portable environment perception and mapping system. By cooperating with different types of unmanned ground platforms, the system can realize the autonomous navigation in multi-semantic and highly dynamic unknown regions. Specifically, on the basis of multi-semantic targets’ detection-tracking-prediction and the construction of two-dimensional semantic grid map, the search dimension is extended from a single space domain to the xy-t time-space domain. Then, we complete the agent dynamic planning in the time-space domain, and conduct the states decompose for the time-space domain planning result to realize the horizontal control in the time domain and the vertical control in the space domain, respectively. This method solves the problem of random perturbation of dynamic targets, realizes the organic combination of environment perception, positioning, planning and decision-making modules in the real complex dynamic scene. It also provides technical supports for the application of ground unmanned platforms in real natural scenes, such as border patrol, military reconnaissance, building detection, post-disaster rescue, mine maintenance, indoor service and so on to promote the wide application of unmanned platforms in social economy, national defense and military fields.
为克服智能车辆或地面无人平台在未知区域下自主导航过程中面对的环境复杂多变、多类动态目标干扰、平台类型差异巨大等难题,本项目充分利用2D激光雷达和双目相机的各自优势,构建一套低成本、模块化、便于移植的环境感知与地图构建系统,通过配合不同类型地面移动平台,实现多语义、高动态未知区域下的自主导航功能。在多语义目标检测-跟踪-预测及二维栅格语义地图构建的基础上,将搜索维度从单一空间域拓展到xy-t时空域,在时空域下完成智能体动态规划,并通过时空域规划状态解析,完成空间域下的横向控制和时间域下的纵向控制,从原理上解决动态目标随机扰动的问题,实现真实复杂动态场景下感知、定位、规划与决策等模块的有机融合,为智能车辆或地面无人平台在边境巡逻、军事侦察、楼宇探测、灾后救援、矿井维护、室内服务等真实自然场景中的应用提供技术支持,促进无人平台在社会经济和国防军事领域的快速落地。

结项摘要

为克服智能车辆或地面无人平台在未知区域下自主导航过程中面对的环境复杂多变、多类动态目标干扰、平台类型差异巨大等难题,本项目首先完成了视觉、激光传感器融合的环境感知与地图构建系统搭建。然后基于该系统,完成了多语义目标检测-跟踪-预测,并在静动态多要素理解的基础上,完成了时空导航地图构建和时空决策与轨迹规划,分别在虚实平台上完成了算法评测与演示验证。项目开展期间,获国家科技进步一等奖(排4)、中国惯性技术学会优秀博士论文、全国研究生机器人创新设计大赛优秀指导教师等荣誉。入选国家高层次青年人才项目资助计划,入选中国科协青年人才托举工程资助计划,以第一/通讯作者发表论文10余篇,出版学术著作1部并获国家科技著作出版基金和“十四五”国家重点出版物规划项目资助,申请授权发明专利6项。

项目成果

期刊论文数量(9)
专著数量(1)
科研奖励数量(4)
会议论文数量(5)
专利数量(6)
Decision-Making and Path Planning for Highway Autonomous Driving Based on Spatio-Temporal Lane-Change Gaps
基于时空变道间隙的高速公路自动驾驶决策与路径规划
  • DOI:
    10.1109/jsyst.2021.3096932
  • 发表时间:
    2021-07-29
  • 期刊:
    IEEE SYSTEMS JOURNAL
  • 影响因子:
    4.4
  • 作者:
    Feng, Zhiqi;Song, Wenjie;Wang, Meiling
  • 通讯作者:
    Wang, Meiling
Trajectory Prediction-Based Local Spatio-Temporal Navigation Map for Autonomous Driving in Dynamic Highway Environments
基于轨迹预测的动态公路环境下自动驾驶局部时空导航图
  • DOI:
    10.1109/tits.2021.3057110
  • 发表时间:
    2022-07
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems, DOI:10.1109/TITS.2021.3057110
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Mengyin Fu;Ting Zhang;Wenjie Song;Yi Yang;Meiling Wang
  • 通讯作者:
    Meiling Wang
A Unified Framework Integrating Decision Making and Trajectory Planning Based on Spatio-temporal Voxels for Highway Autonomous Driving
基于时空体素的高速公路自动驾驶决策与轨迹规划统一框架
  • DOI:
    10.1109/tits.2021.3093548
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems, DOI:10.1109/TITS.2021.3093548
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Ting Zhang;Wenjie Song;Mengyin Fu;Yi Yang;Xiaohui Tian;Meiling Wang
  • 通讯作者:
    Meiling Wang
LiDAR-based vehicle localization on the satellite image via a neural network
通过神经网络在卫星图像上进行基于 LiDAR 的车辆定位
  • DOI:
    10.1016/j.robot.2020.103519
  • 发表时间:
    2020-07-01
  • 期刊:
    ROBOTICS AND AUTONOMOUS SYSTEMS
  • 影响因子:
    4.3
  • 作者:
    Fu, Mengyin;Zhu, Minzhao;Wang, Meiling
  • 通讯作者:
    Wang, Meiling
Multi-camera visual SLAM for off-road navigation
用于越野导航的多摄像头视觉 SLAM
  • DOI:
    10.1016/j.robot.2020.103505
  • 发表时间:
    2020-06-01
  • 期刊:
    ROBOTICS AND AUTONOMOUS SYSTEMS
  • 影响因子:
    4.3
  • 作者:
    Yang, Yi;Tang, Di;Fu, Mengyin
  • 通讯作者:
    Fu, Mengyin

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  • 作者:
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  • 通讯作者:
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空地无人集群主被动联合感知与规划方法研究
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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

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          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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