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基于无人机平台的多模态多目标跟踪方法研究

基于无人机平台的多模态多目标跟踪方法研究

作者：赵小卫安徽农业大学

学位级别：硕士

基于无人机平台的视觉多目标跟踪技术,因其高效性和灵活性,受到了非常多的关注,但将多目标跟踪技术应用于无人机任务仍然面临着诸多挑战。首先是基于无人机平台的多目标跟踪数据集较少、规模较小,限制了基于无人机平台的多目标跟踪方法... 详细信息

基于无人机平台的视觉多目标跟踪技术,因其高效性和灵活性,受到了非常多的关注,但将多目标跟踪技术应用于无人机任务仍然面临着诸多挑战。首先是基于无人机平台的多目标跟踪数据集较少、规模较小,限制了基于无人机平台的多目标跟踪方法的发展。其次,基于无人机平台捕捉到的目标普遍较小,可用的特征信息较少,导致算法性能受到限制。并且基于单个可见光模态下的多目标跟踪算法在光照不足以及恶劣天气条件时,无法正确对目标进行成像,导致对目标跟踪的变得极其困难。针对以上问题,本文基于无人机平台构建了一个大规模的多模态多目标跟踪数据集,并提出了一个即插即用的多尺度特征增强模块和一种多模态多目标跟踪的网络框架。本文主要研究内容如下:(1)构建了一个大规模的基于无人机平台下的多模态多目标跟踪数据集(M3UAV)。首先因为基于单个可见光模态下多目标跟踪算法在能见度较低以及一些恶劣天气条件下会出现目标成像模糊的问题,而热红外模态下的成像能够很好克服上述因素的影响,弥补可见光成像的不足。因此针对数据集稀缺以及单模态数据的局限性问题,通过无人机捕捉了大量的包含可见光模态(RGB)以及热红外模态(Thermal)的多模态数据并对其进行标注。并且为了更贴近现实应用场景,保证数据的泛化性,在构建过程中一共搜集了包括40个多模态视频序列,总帧数超过25070帧,平均视频序列长度为1253帧。(2)提出了一个即插即用的多尺度特征增强模块(MSFEM)。由于基于无人机平台捕捉的视频,具有目标成像较小以及不同目标之间尺度跨度较大的问题。本文提出了即插即用的多尺度特征增强模块,首先通过对原始特征分别进行3×3,5×5和7×7这三种不同尺度下的卷积操作,并引入自适应特征聚合模块,最后通过加入跳跃连接来避免原始特征中有效信息随着卷积操作的叠加而丢失的问题。通过将模块嵌入到不同的多目标跟踪算法中,解决无人机成像较小导致的可利用的特征信息有限的问题。并且在整体的网络框架中,在基于可见光的单模态算法进行特征提取时加入热红外模态下的图像,同时进行特征提取并对提取到的两种模态特征进行自适应融合,以此克服单一模态下多目标跟踪算法无法充分识别目标的问题。(3)验证了多尺度特征增强模块以及多模态数据的引入能够有效地提升多目标跟踪算法的准确性。本文采用了8个标准评估指标(MOTA、MOTP、Rcll、Prcn、Frag、TP、FP、FN)对算法跟踪结果进行全面的衡量,以此验证数据集的有效性。并且将提出的模块嵌入到多个算法中进行对比实验,结果表明多尺度特征增强模块的应用将原先最佳的算法的MOTA从62.148%提升到了64.173%。并且为了验证模块结构设计和多模态数据输入的有效性,进一步进行消融实验,实验结果中最佳算法的多模态数据输入下的MOTA相较于单模态的数据由59.008%提升了到了61.618%。这些实验结果都有力地证明了本文构建的数据集和提出的方法的有效性。

关键词：无人机平台多目标跟踪多尺度特征融合基准数据集

无人机平台航空遥感监测核电站温排水--以辽宁省红沿河核电站为例

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国土资源遥感 2018年第4期30卷 182-186页

作者：王祥王新新苏岫孟庆辉邹德君伊晓东王林文世勇赵建华国家海洋环境监测中心国家海洋局近岸海域生态环境重点实验室大连116023 大连航天北斗科技股份有限公司大连116023 大连理工大学土木工程学院测量与空间信息技术研究所大连116023

针对现有监测技术手段难以满足核电站温排水常态化监测业务需求的现状,以辽宁省红沿河核电站温排水监测为例,构建基于无人机平台的航空遥感监测系统,开展温排水热扩散信息的遥感提取研究,并分别以四次多项式拟合及同步实测数据订正实现... 详细信息

针对现有监测技术手段难以满足核电站温排水常态化监测业务需求的现状,以辽宁省红沿河核电站温排水监测为例,构建基于无人机平台的航空遥感监测系统,开展温排水热扩散信息的遥感提取研究,并分别以四次多项式拟合及同步实测数据订正实现广角成像畸变校正与水体表面温度信息的获取。独立样本同步实测数据验证表明,水体表面温度反演平均偏差在0. 4℃以内。结果分析显示,高效、便捷的无人机平台遥感监测系统可有效弥补现有监测技术手段的不足,且精度较高,有望在核电站温排水环境影响评估及业务监测中得到进一步的推广应用。

关键词：无人机平台航空遥感温排水广角成像畸变

无人机平台非对称广播链路的动态优先权调度算法

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计算机工程与应用 2003年第1期39卷 32-34页

作者：罗卫兵王永生西北工业大学电子工程系西安710072

战场数据分发系统需要传输不同长度的信息和数据,数据容量相差很大,采用动态优先权调度算法在系统平均延时、长短信息传输的公平性两个方面可以同时达到很好的性能。该调度算法适合于有优先级控制的广播链路。

关键词：无人机平台非对称广播链路动态优先权调度算法水桶调度算法系统仿真

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无人机平台用多源信息融合导航技术

弹箭与制导学报 2017年第4期37卷 128-132页

作者：王于坤姜梁刘壮华杨红喜黄丙胜北京航天无人机系统工程研究所北京100094

为满足无人机平台的导航要求,提出了一种新型多源信息融合导航方案。该方案以伪距、伪距率差分信息,惯导航向与磁航向的差值信息,以及惯导高度与气压高度的差值信息作为观测量。跑车实验表明:该系统能够提供可靠的导航信息,并且很好的... 详细信息

为满足无人机平台的导航要求,提出了一种新型多源信息融合导航方案。该方案以伪距、伪距率差分信息,惯导航向与磁航向的差值信息,以及惯导高度与气压高度的差值信息作为观测量。跑车实验表明:该系统能够提供可靠的导航信息,并且很好的解决了传统组合导航系统工程中航向误差角无法估计以及3颗星状态下组合效果差的缺陷。研究结果可为无人机平台导航方案的选择和设计提供参考。

关键词：多源信息融合惯性导航无人机平台卫星导航

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面向无人机平台的树障测距图像标定系统设计

信息技术 2022年第9期46卷 118-122页

作者：杨慧国网石嘴山供电公司宁夏石嘴山753000

针对当前树障测距图像标定系统测距结果准确性较低、测距时间过长的问题,设计了面向无人机平台的树障测距图像标定系统。硬件部分采用雷达传感器外部时钟源,根据内部PLL,为硬件电路提供参考时钟,利用SPI总线外连M45PE16串行闪存,控制硬... 详细信息

针对当前树障测距图像标定系统测距结果准确性较低、测距时间过长的问题,设计了面向无人机平台的树障测距图像标定系统。硬件部分采用雷达传感器外部时钟源,根据内部PLL,为硬件电路提供参考时钟,利用SPI总线外连M45PE16串行闪存,控制硬件运行时间;软件部分根据视频流的编码方式,制定视频流的无线传输方案,整合视频信号编码后的数据,计算灭点成像的低序参数,形成图像标定方法,最终完成标定系统的设计。实验结果表明,设计的树障测距图像标定系统能够有效提高测距结果准确性,缩短测距时间。

关键词：无人机平台树障测距图像标定毫米波雷达

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基于无人机平台的动目标航迹模拟算法

电子技术应用 2022年第12期48卷 100-103页

作者：甘彤刘金龙马晓冬中电长城圣非凡信息系统有限公司北京102200 华北计算机系统工程研究所北京100083

测控设备是保障我国航天任务顺利进行的必要手段。多年来测控技术人员在任务间隙,一直利用测控设备随机的软件模拟实战任务以进行日常训练。这种模拟方式一方面无法实现全系统的闭环模拟,另一方面需要系统的更新系统仿真软件才可以实现... 详细信息

测控设备是保障我国航天任务顺利进行的必要手段。多年来测控技术人员在任务间隙,一直利用测控设备随机的软件模拟实战任务以进行日常训练。这种模拟方式一方面无法实现全系统的闭环模拟,另一方面需要系统的更新系统仿真软件才可以实现新场景、新业务的模拟。通过引入无人机平台配合载荷模块这一概念,从坐标转换的角度出发,在理论上推导了利用“无人机+载荷”实现动目标模拟的算法流程。通过算法仿真,证实了利用该算法流程实现真实弹道模拟的可行性。

关键词：动目标航迹模拟无人机平台载荷

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浅谈新通航多用途无人机平台

中国科技期刊数据库工业A 2023年第4期 12-15页

作者：康亚琴王敏刚郗朗王昌舟王军华郑州航空工业管理学院河南郑州450015

随着现代通信,人工智能等技术的迅猛发展。无人机机动性强、续航时间长、载重能力大、建设及运维成本低,弥补了传统有人机的一些弊端,为各行各业带来新的应用模式。但由于安全性、监管制度不完善等一定程度上制约了无人机的发展,且目前... 详细信息

随着现代通信,人工智能等技术的迅猛发展。无人机机动性强、续航时间长、载重能力大、建设及运维成本低,弥补了传统有人机的一些弊端,为各行各业带来新的应用模式。但由于安全性、监管制度不完善等一定程度上制约了无人机的发展,且目前的无人机应用处于各自为营的状态,导致了大型无人机平台应用出勤率低、作业效率低等。本文结合市场需求及大型无人机平台应用前景分析,提出了基于三型合一的多用途大型无人机平台和新通航有人无人结合无人机平台的应用新模式,提高无人机系统利用率和出勤率,具有重要的现实和历史意义。

关键词：多用途大型无人机平台三型合一有人无人结合新通航

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基于无人机平台的直立作物倒伏监测研究展望

中国农机化学报 2019年第11期40卷 67-72页

作者：赵立新李繁茂李彦韩丰民丁筱玲山东农业大学机械与电子工程学院

作物倒伏是影响农作物产量、造成农业经济损失的一大主要原因。有效地监测农作物倒伏情况,并对作物损失进行预评估,能够为农民和有关部门的灾后防控提供有效的数据支持。运用灵便小巧的无人机平台对作物倒伏区进行监测,可有效避免人工... 详细信息

作物倒伏是影响农作物产量、造成农业经济损失的一大主要原因。有效地监测农作物倒伏情况,并对作物损失进行预评估,能够为农民和有关部门的灾后防控提供有效的数据支持。运用灵便小巧的无人机平台对作物倒伏区进行监测,可有效避免人工监测引起作物二次倒伏现象的发生。本文针对国内外关于典型倒伏农作物研究种类单一、监测方法集中的现状,以及运用无人机平台提取处理作物倒伏信息所面临的续航时间短、智能化自动化水平有待提高、混种作物监测精准度低、农户专业技能水平普遍偏低等问题进行系统的分析研究;同时,对基于无人机平台监测其他农作物倒伏状况进行展望,提出无人机倒伏监测的高效智能化、识别精准化、监测普适化、功能人性化、性能完备化发展,为拓展无人机平台在各类直立农作物倒伏现象中的研究应用提供参考。

关键词：作物倒伏无人机平台监测灾后防控