面向弱特征多目标的车载激光平台快速高精度稳定指向研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61903044
  • 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:
    F0310.人工智能驱动的自动化
  • 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

With the popularization of UAVs in various fields, characteristics that UAVs can be equipped with functional equipment casually and are subject to subjective awareness make it to be a serious threat to public safety. Development of automotive laser defense systems against UAVs becomes the main development trend. This topic is confronted with demands of detection, tracking and targeting of low-altitude non-cooperative UAVs. As to the problem of multi-target detection with weak feature under the low-altitude complex environment, multi-target tracking, and fast and high-precision laser beam aiming under carrier interference, it is focused on solving the critical scientific problems of construction of adjacent layer feature fusion based enhanced SSD network model and design of visual reasoning model based on relationships between targets, training set expansion under virtual environment and hyper-parameter optimization based on group intelligence and bayesian inference, and adaptive composite control of photoelectric platform fused with neural network under unknown disturbance. Research is carried out on aspects of detection and tracking of multi targets with low-altitude weak features, data enhancement and acceleration training methods for deep network models, high-precision stabilization of laser beam on the vehicle platform with complex disturbance, as well as high-performance motor drive frame for photoelectric platform and integration development of embedded system. The final goal is to realize design of vehicle-mounted photoelectric platform systems with characteristics of timely accurate detection of low-altitude non-cooperative UAVs and high-precision fast targeting. Meanwhile, it can further improve design theory of intelligent detection and tracking algorithms for photoelectric platform multi-target and high-performance miniaturized photoelectric servo system.
随着无人机在各领域的普及应用,可搭载功能设备且受人主观意识影响的特点使得无人机平台对公共安全造成严重威胁,开发针对无人机平台的车载激光防御系统成为主要发展趋势。本课题面向低空非合作无人机检测、跟踪和瞄准等需求,针对低空复杂环境下弱特征多目标检测,多目标在线跟踪问题,重点解决基于邻近层特征融合SSD深度网络模型和目标间关系可视化推理模型的构建,面向虚拟环境训练集扩充和基于群智能和贝叶斯深度网络超参数优化方法,以及未知干扰下基于融合网络的光电平台复合控制策略等科学问题,对面向低空弱特征多目标检测跟踪算法,深度网络模型数据增强和加速训练手段,大移动干扰条件下激光光束高精度稳向,光电平台高性能驱动框架与嵌入式系统集成开发几个方面开展研究,实现针对低空非合作无人机的及时准确检测和具备高精度快速瞄准功能的车载光电系统研制,进一步完善光电平台多目标智能识别及跟踪算法和高性能小型化稳定伺服系统的设计理论。

结项摘要

车载激光防御系统凭借其反应速度快、精度高、作战效费比高等优点,在低空防御系统中具有重要应用。本项目围绕激光防御系统的弱特征多目标检测跟踪和激光光束高精度稳定指向及快速切换两个方面问题开展研究。具体针对增强SSD深度网络的弱特征多目标检测跟踪算法、目标检测训练集扩充和加速训练研究、车载平台粗精环快速高精度稳定控制研究,平台高带宽驱动设计及嵌入式系统集成开发四个方面开展研究。为提高SSD网络对弱小目标的检测精度,采用稠密特征提取网络替换主干特征提取网络,并引入分组卷积和Focal Loss损失函数。为提高Deepsort跟踪算法的鲁棒性,引入DIoU作为度量标准,采用时间序列加权的方式引入目标历史外观特征。基于Tensorflow框架构建目标检测网络,采用英伟达显卡进行深度网络训练,基于Zynq嵌入式平台对目标检测网络进行硬件加速,从而实现低空弱特征小目标的快速高精度检测。在平台高精度稳定控制方面,设计了基于双速度环的扰动观测器方法,该方法可以提高系统的响应速度,增强系统的扰动抑制能力。另外,针对光电平台在低速转动时受摩擦力影响较大的问题,通过最小二乘法对摩擦模型静态参数进行分段拟合,采用智能差分进化算法辨识摩擦模型动态参数,从而实现对光电平台的平稳低速运行。在光电平台驱动设计和嵌入式系统集成方面,提出了一种基于Zynq嵌入式平台和改进式SVPWM的驱动控制方法,极大地缩减了系统的闭环时间,实现了高带宽、低纹波的驱动模块设计。同时,利用MATLAB/Simulink工具搭建了一套基于新型两相混合式步进电机、SVPWM驱动控制以及三闭环控制的高精度稳定跟踪仿真模型,为针对性的进行驱动控制设计工作提供了有效手段。通过以上研究,形成了激光防御系统中目标检测跟踪、高精度稳定跟瞄方面的理论和实验方法,为实现低空防御装备的高性能研制提供了基础。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(2)
专利数量(0)
基于智能差分算法的摩擦力补偿方法研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    智能差分算法; Lurge 摩擦模型;参数辨识;非线性补偿
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    崔慧敏
  • 通讯作者:
    崔慧敏
基于 Zynq 平台的嵌入式高性能驱动控制研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    遥 测 遥 控
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    崔慧敏;马纪军;王宇宁
  • 通讯作者:
    王宇宁
基于改进 SSD 算法的航拍目标检测算法研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    遥 测 遥 控
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    黄奕川;李凉海;马纪军;崔慧敏
  • 通讯作者:
    崔慧敏
一种快速高精度激光终端跟踪角度等效方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    遥 测 遥 控
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    崔慧敏;郭宇龙;马纪军;关贵注;王宇宁
  • 通讯作者:
    王宇宁

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其他文献

早产儿综合口腔运动干预方案的应用
  • DOI:
    10.3969/j.issn.1672-1756.2019.12.027
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    中国护理管理
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    崔慧敏;孙彩霞;李胜玲
  • 通讯作者:
    李胜玲
早产儿出院后健康需求量表的编制及信效度检验
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    哈尔滨医药
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    段小凤;崔慧敏;李胜玲;王燕;张丹丹
  • 通讯作者:
    张丹丹
孕期健康支出对早产相关因素的影响
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    哈尔滨医药
  • 影响因子:
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  • 作者:
    张丹丹;崔慧敏;李胜玲;孙彩霞;安春燕;刘琴
  • 通讯作者:
    刘琴
口腔运动干预对早产儿经口喂养进程及喂养表现的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    全科护理2019,17(21):2591-2593
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    孙彩霞;胡永芳;高丹丹;崔慧敏;李胜玲;李永静
  • 通讯作者:
    李永静
公司股权挂牌转让融资效率——基于全国区域股权交易市场的分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    中南财经政法大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张文龙;崔慧敏;沈沛龙
  • 通讯作者:
    沈沛龙

其他文献

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相似国自然基金

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相似海外基金

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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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