复杂海洋环境下无人艇自主感知与决策关键技术

基本信息
批准号:U1813217
项目类别:联合基金项目
资助金额:296.00
负责人:彭艳
学科分类:
依托单位:上海大学
批准年份:2018
结题年份:2022
起止时间:2019-01-01 - 2022-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:钱辉环,魏晓,高尚,徐凌宇,谭婧炜佳,张泉,解杨敏,杨扬,林雄伟
关键词:
决策脑记忆认知感知机器人不确定环境
结项摘要

In many cases, the undefined and incomplete information collected from complex Marine environment can affect the self-perception and decision making system of ( unmanned Surface robot) USV and cause the low mission completion rate and poor dynamic environment adaptation ability. In order to solve this issue, the key technology of autonomous perception and decision making of USV is proposed, which is based on the principle of cognitive process of brain memory. By simulating the functional modules of memory units and the relationship among these modules in the cognitive process of brain memory, the framework of the autonomous perception and decision-making system of USV is proposed. By the off-line learning of large samples and on-line identification and learning of small samples, the framework of functional modules of memory units can be simulated and realized, as a result, USV owns the priori knowledge of target recognition, judgement of intention and situational awareness in complex Marine environment. Based on the activation diffusion, selective attention and cross-perception of information among functional modules of memory units, we explore the model and method of self-perception and decision making system of the USV; and then, a set of models and methods can be formed, which is about how the USV can complete the self-perception and decision making in complex Marine environment, therefore, the problem of low mission completion rate and poor dynamic environment adaptation ability of USV in complex Marine environment can be resolved; Finally, by building simulation platform for realistic test, we provide the technical specification, which is not only for promoting and using this method, but also for providing essential guarantee of that USV will play a key role in complex sea areas and in the military field.

针对复杂海洋环境不确定与不完整信息给海面机器人即无人艇自主感知与决策带来的任务成功率低和动态环境适应能力差等问题,提出了基于脑记忆认知过程的无人艇自主感知与决策关键技术。通过模拟脑记忆认知过程中各记忆单元功能模块及其关系,提出无人艇自主感知与决策框架;通过大样本离线学习及小样本在线识别与学习,以模拟和实现该框架中各记忆单元功能模块,形成复杂海洋场景中目标识别、意图判定及态势感知的先验知识;基于记忆单元各模块间信息的激活扩散、选择性注意和交叉感知等机理,研究无人艇自主感知与决策的模型与方法;继而,可形成一套在复杂海洋环境下无人艇自主感知与决策的模型与方法体系,以解决无人艇在复杂海洋环境下任务成功率低和动态环境适应能力差等问题;最后,通过构建仿真平台与实艇验证,为本方法推广与使用提供技术规范,及为无人艇在复杂海域和军事领域充分发挥杀手锏作用提供重要保障。

项目摘要

针对复杂海洋环境不确定与不完整信息给无人艇带来的任务成功率低和动态环境适应能力差等问题,本项目形成一套在复杂海洋环境下无人艇自主感知与决策的模型与方法体系,基于搭建的仿真与试验平台对方法进行了验证。项目的主要研究结果包括:.(1)基于脑记忆认知过程的无人艇自主感知和决策框架。结合短期情景记忆中目标信息和长时记忆知识表达实现知识补全;通过跨模态信息关联与融合实现目标检测与意图判断,通过域适应方法提升感知模型泛化能力,并与环境互动生成反馈实现自主决策,以应对多变海洋场景中信息不确定与不完整对自主感知与决策带来的影响。.(2)复杂海洋环境下目标实体及场景知识的表达和补全。提出基于“蒸馏学习”和“联合学习”的知识表达与补全方法,通过将二维图像先验信息引入激光点云数据实现动态目标及场景知识表达;提出基于时空上下文场景补全语义分割方法,引入长时记忆先验信息补全稀疏残缺激光点云。.(3)基于动态贝叶斯网络和深度Q网络无人艇自主决策方法。通过对无人艇威胁评估以及与环境之间交互与反馈,在环境中探索并收集信息,将收集的信息保存于“长时记忆”之中,形成一种脑记忆认知过程,从而实现无人艇在动态海洋环境中的自主决策。.(4)复杂海洋场景无人艇自主感知与决策仿真与实艇验证平台。利用物理引擎对无人艇动力学、传感器、海洋环境等信息进行模拟,模拟出信息不正整和不确定下的复杂海洋场景,基于仿真平台进行大样本离线学习。.项目探索的关键技术可以有效降低信息不确定与不完整对无人艇任务执行率和环境适应性的影响,实现复杂海洋环境下无人艇实时与准确的自主感知与决策,为海洋无人系统的自主化与智能化提供了理论基础与技术支撑。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

论大数据环境对情报学发展的影响

论大数据环境对情报学发展的影响

DOI:
发表时间:2017
2

基于 Kronecker 压缩感知的宽带 MIMO 雷达高分辨三维成像

基于 Kronecker 压缩感知的宽带 MIMO 雷达高分辨三维成像

DOI:10.11999/JEIT150995
发表时间:2016
3

基于SSVEP 直接脑控机器人方向和速度研究

基于SSVEP 直接脑控机器人方向和速度研究

DOI:10.16383/j.aas.2016.c150880
发表时间:2016
4

伴有轻度认知障碍的帕金森病~(18)F-FDG PET的统计参数图分析

伴有轻度认知障碍的帕金森病~(18)F-FDG PET的统计参数图分析

DOI:10.3760/cma.j.issn.0376-2491.2018.33.004
发表时间:2018
5

中国参与全球价值链的环境效应分析

中国参与全球价值链的环境效应分析

DOI:10.12062/cpre.20181019
发表时间:2019

彭艳的其他基金

批准号:61773254
批准年份:2017
资助金额:64.00
项目类别:面上项目
批准号:81774431
批准年份:2017
资助金额:50.00
项目类别:面上项目
批准号:81701915
批准年份:2017
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51375424
批准年份:2013
资助金额:70.00
项目类别:面上项目
批准号:81673473
批准年份:2016
资助金额:50.00
项目类别:面上项目
批准号:50875231
批准年份:2008
资助金额:33.00
项目类别:面上项目
批准号:81403487
批准年份:2014
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81704114
批准年份:2017
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61403245
批准年份:2014
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:91648119
批准年份:2016
资助金额:68.00
项目类别:重大研究计划

相似国自然基金

1

复杂海况下的海事无人艇路径规划研究

批准号:51309186
批准年份:2013
负责人:马勇
学科分类:E1104
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
2

海洋环境下多无人艇协同航行机制与仿人自适应控制研究

批准号:51309148
批准年份:2013
负责人:吴恭兴
学科分类:E1102
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
3

海洋环境干扰下高速无人艇航迹跟踪齐次控制方法研究

批准号:51709214
批准年份:2017
负责人:董早鹏
学科分类:E1102
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
4

恶劣通航环境下无人水面艇视觉感知增强方法研究

批准号:51609195
批准年份:2016
负责人:刘文
学科分类:E1104
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目