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一类基于模糊推理的具有机动自适应的目标跟踪算法

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上海交通大学学报 2024年第4期58卷 468-480页

作者：郝亮黄颖浩姚莉秀蔡云泽上海交通大学自动化系、系统控制与信息处理教育部重点实验室上海200240

针对变结构多模型算法在机动目标跟踪中对目标机动不确定性、量测不确定性自适应能力不足的问题,提出一种基于模糊推理的机动自适应目标跟踪算法.设计一种基于模糊推理的双级机动判别模型,利用模型概率信息和主模型滤波残差加权范数进... 详细信息

针对变结构多模型算法在机动目标跟踪中对目标机动不确定性、量测不确定性自适应能力不足的问题,提出一种基于模糊推理的机动自适应目标跟踪算法.设计一种基于模糊推理的双级机动判别模型,利用模型概率信息和主模型滤波残差加权范数进行主模型可信度和机动判别推理;并将双级机动判别引入基于可能模型集的期望模式扩增方法(EMA-LMS)框架,提出一种模糊推理EMA-LMS算法,实现对模型集自适应的参数和策略的在线调节,从而生成更加接近目标真实运动模式的期望模型,并更好地对模型进行取舍.仿真结果表明,本文算法能够有效增强算法对目标机动和量测不确定的自适应性,提高跟踪精度.

关键词：机动目标跟踪变结构交互式多模型机动判别模糊推理

基于指数保性能的比例-积分-时滞滑模观测器设计

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控制与决策 2024年第4期39卷 1267-1272页

作者：李习康许璟牛玉刚贾廷纲华东理工大学能源化工过程智能制造教育部重点实验室上海200237 上海电气自动化集团上海200070

传统状态观测器仅基于当前观测误差重构系统状态,未充分利用系统历史观测数据.针对存在匹配扰动的二阶不确定线性系统,设计一种比例-积分-时滞滑模观测器,实现不确定线性系统状态的鲁棒确切估计.首先,设计带记忆滑模函数,形式为历史观... 详细信息

传统状态观测器仅基于当前观测误差重构系统状态,未充分利用系统历史观测数据.针对存在匹配扰动的二阶不确定线性系统,设计一种比例-积分-时滞滑模观测器,实现不确定线性系统状态的鲁棒确切估计.首先,设计带记忆滑模函数,形式为历史观测误差和当前观测误差的线性组合,设计参数包括滑模面增益和人工时滞两部分,将滑模面中的时滞项基于泰勒级数展开,将截断误差表示为积分形式;然后,设计带记忆输出反馈等效控制律,采用时滞依赖型Lyapunov泛函,进行滑模动态指数稳定性分析和观测补偿;接着,将观测器参数设计转化为多目标优化问题,优化目标包括:系统状态衰减率、控制代价、高频噪声不灵敏度,基于粒子群算法,在上述3个优化目标间实现设计参数优化整定,在“快、准、稳”方面进行合理折衷选择;最后,在无源网络系统中,验证所提出滑模观测器的可行性和有效性.

关键词：比例-积分-时滞滑模观测器指数稳定性粒子群算法

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基于时分复用的多平面彩色全息显示

光学学报 2024年第3期44卷 56-65页

作者：郑华东王震彭俊昌上海大学机电工程与自动化学院上海200444 新型显示技术及应用集成教育部重点实验室上海200072

深度分割复用(DDM)是一种常用的生成彩色纯相位全息图的方法,在重建单个彩色图像时能够取得良好的效果,但是在重建多平面彩色图像时,会不可避免地出现再现质量差和串扰的现象。提出一种基于时分复用生成多平面彩色纯相位全息图的迭代方... 详细信息

深度分割复用(DDM)是一种常用的生成彩色纯相位全息图的方法,在重建单个彩色图像时能够取得良好的效果,但是在重建多平面彩色图像时,会不可避免地出现再现质量差和串扰的现象。提出一种基于时分复用生成多平面彩色纯相位全息图的迭代方法,该方法基于Gerchberg-Saxton(GS)算法,在记录全息图时,对每个通道平面施加幅度约束,重复此过程,彩色图像的红(R)、绿(G)和蓝色(B)通道信息被分别记录在三个纯相位全息图中。在再现时,RGB三色通道在相同的距离处重合,重建出目标彩色图像。展示了1幅、3幅和5幅彩色图像的重建结果,与DDM方法相比,所提方法明显提高了重建彩色图像的质量水平,有效避免了不同通道平面之间的串扰。数值模拟和光电再现均证明了所提方法的有效性。

关键词：深度分割复用纯相位全息图 Gerchberg-Saxton算法时分复用

具有非协同步长的噪声鲁棒分布式资源分配算法

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中国科学：信息科学 2024年第3期54卷 692-707页

作者：吴温文朱善迎刘帅关新平上海交通大学自动化系上海200240 系统控制与信息处理教育部重点实验室上海200240 山东大学控制科学与工程学院济南250100

针对通信噪声干扰下的资源分配问题,本文提出了基于对偶梯度追踪的分布式算法以实现资源的最优配置.通过设计新的噪声追踪策略与引入抑制系数,本文算法对噪声干扰具有更好的鲁棒性,并且支持各节点使用非协同步长进行迭代更新.理论分析... 详细信息

针对通信噪声干扰下的资源分配问题,本文提出了基于对偶梯度追踪的分布式算法以实现资源的最优配置.通过设计新的噪声追踪策略与引入抑制系数,本文算法对噪声干扰具有更好的鲁棒性,并且支持各节点使用非协同步长进行迭代更新.理论分析证明了对于非Lipschitz光滑甚至不可微的强凸目标函数,算法在噪声干扰下仍能收敛到最优解邻域并且具有O(1=k)收敛速率.最后,在IEEE 14母线和IEEE 118母线系统上验证了本文所提出分布式算法的有效性和可拓展性.

关键词：分布式优化对偶问题噪声抑制资源分配非协同步长

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基于实航数据驱动的无人艇操纵运动辨识建模

中国造船 2024年第1期65卷 146-155页

作者：王子豪程健谢文博宋锐彭艳上海大学人工智能研究院上海200444 海洋智能无人系统装备教育部工程研究中心上海200444 上海大学机电工程与自动化学院上海200444

为快速构建符合海洋航行器实际运动特性的操纵运动模型,开展基于“精海”无人艇实航湖试数据驱动的无人艇操纵运动辨识建模研究。无人艇操纵运动辨识建模的框架以非线性水动力模型和推进器经验模型作为先验知识约束,利用随机舵角序列激... 详细信息

为快速构建符合海洋航行器实际运动特性的操纵运动模型,开展基于“精海”无人艇实航湖试数据驱动的无人艇操纵运动辨识建模研究。无人艇操纵运动辨识建模的框架以非线性水动力模型和推进器经验模型作为先验知识约束,利用随机舵角序列激励下的航行数据作为训练集,采用支持向量机回归方法完成建模过程,着重探讨了在环境干扰下构建艇体动力学模型的可行性。结果表明,所提出的方法能够快速构建具有非线性特性的无人艇操纵运动模型;先验的模型结构有效降低了实航数据中浪和流的影响,构建的模型能够有效预测回转、Z形等操纵运动的状态变化,具有良好的泛化能力。

关键词：无人艇操纵性数据驱动辨识建模实航数据

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空洞卷积和双边格网的立体匹配网络

光学精密工程 2024年第3期32卷 445-455页

作者：张晶晶杜兴卓支帅丁国鹏中国地质大学(武汉)自动化学院湖北武汉430074 复杂系统先进控制与智能自动化湖北省重点实验室湖北武汉430074 地球探测智能化技术教育部工程研究中心湖北武汉430074 中国科学院微小卫星创新研究院上海201203 上海微小卫星工程中心上海201203

为解决基于深度学习的立体匹配方法面临着网络规模大、网络结构复杂等问题,提出了一个网络规模较小、精度较高的网络结构。该网络在特征提取模块删减修改了复杂冗余的残差层并引入了空洞卷积金字塔池化模块来扩大视野范围,提取更多有用... 详细信息

为解决基于深度学习的立体匹配方法面临着网络规模大、网络结构复杂等问题,提出了一个网络规模较小、精度较高的网络结构。该网络在特征提取模块删减修改了复杂冗余的残差层并引入了空洞卷积金字塔池化模块来扩大视野范围,提取更多有用的上下文信息;在代价计算模块中使用了三维卷积层以成本聚合提升立体匹配的精度;最后,在代价聚合模块引用了双边格网模块以较低分辨率的成本量来获取精度较高的视差图。将该网络在KITTI 2015数据集和Scene Flow数据集等主流数据集上进行实验,结果显示,相较于其他主流优秀网络类如金字塔立体匹配网络(Pyramid Stereo Matching Network,PSM-Net),网络规模参数量减少了约38%,并取得了较高的实验精度,其中Scene Flow数据集的终点误差(End-point Error,EPE)为0.86,是一个同时兼顾速度与精度的立体匹配网络。

关键词：计算机视觉立体匹配人工神经网络视差

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基于改进顶帽变换的红外弱小目标检测

电子与信息学报 2024年第1期46卷 267-276页

作者：张晶晶曹思华崔文楠张涛中国地质大学(武汉)自动化学院武汉430074 中国科学院智能红外感知重点实验室上海200083 中国科学院上海技术物理研究所上海200083 复杂系统先进控制与智能自动化湖北省重点实验室武汉430074 地球探测智能化技术教育部工程研究中心武汉430074

天空背景下的红外弱小目标检测技术较为成熟,但在近地复杂背景下,红外弱小目标的检测存在准确率不高、虚警目标多、实时性差的问题。针对以上问题,该文提出一种基于改进顶帽变换的红外弱小目标检测算法(OTHOLCM)。该算法采用基于改进顶... 详细信息

天空背景下的红外弱小目标检测技术较为成熟,但在近地复杂背景下,红外弱小目标的检测存在准确率不高、虚警目标多、实时性差的问题。针对以上问题,该文提出一种基于改进顶帽变换的红外弱小目标检测算法(OTHOLCM)。该算法采用基于改进顶帽变换的图像预处理算法(OTH),通过对不同灰度值的图像采取不同的策略针对性地处理图像,达到目标增强、背景抑制的效果。并在此基础上,采用基于改进多尺度局部对比度的红外弱小目标检测算法(OLCM),通过针对目标尺寸特点进行尺度设计,使得在保证算法实时性的基础上扩大目标尺寸检测范围。实验证明:OTHOLCM算法可以保证实时性并明显提高目标检测准确率、减少虚警目标数量。与3层模板局部差异度量算法(TTLDM)、基于边角感知的时空张量模型(ECASTT)等先进算法相比,OTHOLCM算法可使真阳性率分别提高近79%,61%,假阳性率分别降低近77%,73%,目标检测速度达到每秒25帧。

关键词：红外弱小目标目标检测顶帽变换局部对比度目标增强

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空间啮齿类动物培养装置及实验技术研究进展

空间科学学报 2024年第3期44卷 544-555页

作者：张晶晶吕勇张涛刘方武中国地质大学自动化学院武汉430074 中国科学院上海技术物理研究所上海200083 复杂系统先进控制与智能自动化湖北省重点实验室武汉430074 地球探测智能化技术教育部工程研究中心武汉430074

空间动物实验是人类空间生命科学研究的重要组成部分.一直以来,空间动物实验为探索地球生物体在航天环境中的生命现象及活动规律、支持载人航天的可持续性发展做出了重要贡献.随着航天工程的发展,航天员在空间驻留的时间越来越长,为解... 详细信息

空间动物实验是人类空间生命科学研究的重要组成部分.一直以来,空间动物实验为探索地球生物体在航天环境中的生命现象及活动规律、支持载人航天的可持续性发展做出了重要贡献.随着航天工程的发展,航天员在空间驻留的时间越来越长,为解决人类在空间旅行中的健康问题,各国先后开展了空间啮齿类动物实验,研究空间环境给生命体带来的影响,为人类空间飞行提供重要的生理和医学数据.本文研究了国外主流的空间啮齿类动物培养装置,根据各类装置培养动物的存活情况及死亡原因,提出装置的不足与可改进之处;深入分析空间啮齿类动物实验发射前、在轨、返回地面阶段的相关实验技术,为中国空间啮齿类动物培养装置设计及动物实验提供参考.

关键词：空间飞行啮齿类动物培养装置实验技术

融合外部注意力机制的序列到点非侵入式负荷分解

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上海交通大学学报 2024年第6期58卷 846-854页

作者：李利娟刘海刘红良张青松陈永东湘潭大学自动化与电子信息学院湖南湘潭411105 湖南国家应用数学中心湖南湘潭411105

非侵入式负荷分解可以深度挖掘用户电力消耗数据蕴含的信息价值,为电力设备故障监测、需求响应等决策分析提供重要参考.为有效解决非侵入式负荷分解算法训练时间成本与分解精度间的冲突,提出一种融合外部注意力机制的序列到点非侵入式... 详细信息

非侵入式负荷分解可以深度挖掘用户电力消耗数据蕴含的信息价值,为电力设备故障监测、需求响应等决策分析提供重要参考.为有效解决非侵入式负荷分解算法训练时间成本与分解精度间的冲突,提出一种融合外部注意力机制的序列到点非侵入式负荷分解算法.首先,将总负荷功率消耗序列进行数据清理、标准化等预处理,以固定窗口长度构建训练输入数据,输入数据通过编码层自动提取设备特征;然后,设计外部注意力机制增强重要特征权值;最终,输入到解码层得到负荷分解结果.利用REDD与UK-DALE两种公开数据集进行模型仿真计算,在信号聚合误差、平均绝对误差、标准化分解误差指标、模型分解曲线、特征图和用户耗能等方面进行对比分析,本文模型克服了卷积层注意力分散的缺点,增强了对有效信息的提取与利用能力,在未增加训练时间成本的前提下具有更高的分解精度.

关键词：非侵入式负荷分解外部注意力机制神经网络序列到点