张乐 博士
副教授
博士生导师
西安交通大学
电子与信息学部自动化学院
信息科学工程研究中心
入选西安交通大学
“青年优秀人才A类”
张乐 博士
副教授
博士生导师
西安交通大学
电子与信息学部自动化学院
信息科学工程研究中心
入选西安交通大学
“青年优秀人才A类”
主讲《储能系统检测与估计》专业必修课,本科三年级
地址:
西安市咸宁西路28号西安交通大学东二楼342A室(兴庆校区)
西咸新区交大创新港4号巨构泓理楼4-6168室 (创新港校区)
邮箱:zhangle1991@xjtu.edu.cn
电话:15109290581
主要利用雷达、红外等多源异构数据,回答陆(汽车)、海(船)、空(飞机)、天(卫星)等目标/复杂系统
——有没有?(检测问题)
——是什么?(识别问题)
——在哪里?(定位问题)
——怎么动?(跟踪问题)
——有多少?(状态估计问题)
基于以上问题的结果,进一步研究目标的行为模式、意图,预测运动轨迹,管理传感器资源等,具体在研的方向包括
1. 目标信息处理方法
1.1 扩展目标跟踪[1][2][3][5][8]
利用车载毫米波雷达、激光雷达等高精度传感器从一个目标上得到的多个回波点,估计目标的位置、速度、大小、形状、朝向等信息
1.2 多模型方法[9]
单一模型难以描述目标运动、量测机制,多个模型通力合作,提高估计精度
1.3 传感器网络、探测资源调度与管理
以目的为导向,实现最优的调度、决策与管理
2. 估计与滤波基础理论
2.1 非线性/非高斯滤波[4][7][11]
雷达、红外等数据多为非线性形式,闪烁噪声、过零等现象导致噪声非高斯,在这种情况下如何准确滤波
2.2 性能评估理论与方法研究[6][10][12][13][14][15]
各类算法处理信息的效果到底怎样?几种方法哪一种最好?提出指标和评价方法。
3. 储能系统信息处理
3.1 荷电状态估计
储能系统(如电池)中荷电状态SOC的准确估计是开展管理的基础,由于荷电状态与其测量值端电压呈高度非线性关系,造成准确估计困难
3.2 系统剩余使用寿命RUL预测
图1:基于非均匀量测的扩展目标跟踪最新成果(自主驾驶环境与目标感知)
图2:复杂干扰环境下多域多源信息融合目标态势构建与传感资源管理
[1]. Le Zhang and Jian Lan, "Extended object tracking using aspect ratio", IEEE Transactions on Signal Processing, 2024.
针对扩展目标跟踪,创新性提出对目标形态的长宽比(宽长比)进行直接建模和估计,实测跟踪性能相比传统扩展目标跟踪方法精度大幅提升。可应用于车载毫米波雷达和激光雷达数据的融合。更进一步的,还能应用于毫米波、激光、视觉传感器的多源融合对三维目标进行跟踪。
[2]. Yuan Wei, Jian Lan, and Le Zhang, "Multiple extended object tracking using PMHT with extension-dependent measurement numbers”, 27th International Conference on Information Fusion, 2024.
[3]. 张乐,兰剑,贾浦杭. 基于偏斜分布量测的多扩展目标跟踪方法,第十一届中国信息融合大会,南京,2023.
解决了道路多扩展目标基于偏斜分布量测的跟踪问题,实验结果显示,扩展目标状态和形态估计精度提高了50%以上。
[4]. Qin Li, Jian Lan, Le Zhang, Badong Chen, Kaijian Zhu, "Augmented nonlinear least squares estimation with application to localization", IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, , Vol. 58, No. 2, pp. 1042--1054, 2022.
提出全新的非线性最小二乘估计方法,从算法结构上提高了TOA、TODA定位的精度。
[5]. Le Zhang and Jian Lan, "Tracking of Extended Object Using Random Matrix with Non-Uniformly Distributed Measurements", IEEE Transactions on Signal Processing, Vol. 69, pp. 3812--3825, 2021.
针对扩展目标跟踪中,量测在目标上多个区域聚集分布、整体非均匀分布的问题,提出了全新建模方法和滤波器,实测跟踪性能良好。可用于车载毫米波雷达目标跟踪系统中。
[6]. Le Zhang, Jian Lan, X. R. Li, "Performance evaluation of joint tracking and classification", IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics: Systems, Vol. 51, No. 2, pp. 1149--1163, 2021.
真正的联合性能评估方法,一体化评估算法的跟踪性能和分类性能。可用于战场毁伤效能评估。
[7]. Guanghua Zhang, Jian Lan, Le Zhang, Fengshou He, Shaomin Li, "Filtering in pairwise Markov model with Student's t non-stationary noise with application to target tracking", IEEE Transactions on Signal Processing, Vol. 69, pp. 1627--1641, 2021.
实际跟踪中经常遇到闪烁噪声,对跟踪性能造成极大影响。提出一种全新的对偶马尔可夫学生分布模型,对闪烁噪声进行了精准刻画,显著提高了跟踪性能。可用于军事场景下的雷达目标跟踪。
[8]. Le Zhang and Jian Lan, "Extended object tracking using random matrix with skewness", IEEE Transactions on Signal Processing, Vol. 68, pp. 5107--5121, 2020.
准确描述了目标量测朝传感器偏斜分布的现象,提出了基于此类量测的扩展目标跟踪方法,可用于车载毫米波雷达的道路目标跟踪、基于红外的导弹目标跟踪等场景,实测效果大幅度优于现有方法。
[9]. Le Zhang, Jian Lan, and X. Rong Li, “Normal-gamma IMM filter for linear systems with non-Gaussian measurement noise”, 22th International Conference on Information Fusion, pp. 1--8, 2019.
针对非高斯量测噪声,提出了通用的滤波方法,能够应对Logistic量测噪声,实验显示相比现有方法性能提升50%以上。
[10]. 张乐,兰剑,混杂系统估计与决策——联合性能评估,第九届中国信息融合大会,太原,2019.
对联合问题(如联合跟踪与分类、联合打击),梳理了现有评估方法,是一篇评估方面较新、较全面的综述文章。
[11]. Le Zhang, Jian Lan, and X. Rong Li, “A normal-gamma filter for linear systems with heavy-tailed measurement noise”, 21th International Conference on Information Fusion, Cambridge, pp. 2548 --2555, Jul. 2018.
针对雷达目标跟踪中,量测噪声拖尾分布的情况,提出了高效率的滤波器。
[12]. Le Zhang, Jian Lan, and X. Rong Li, “Track-oriented evaluation of multi-target tracking without knowing ground truth”, 20th International Conference on Information Fusion, Xi’ an, pp. 1--8, Jul, 2017.
性能评估需要知道真值,但实际应用中真值通常是未知的,文章提出了真值未知情况下如何对航迹进行评估的方法。
[13]. Le Zhang, Jian Lan, and X. Rong Li, “Performance evaluation of multi-target tracking without knowing ground truth”, 19th International Conference on Information Fusion, Heidelberg, pp. 185--192, Jul. 2016.
文章提出了真值未知情况下如何对多目标跟踪算法进行评估的方法。
[14]. Le Zhang, Jian Lan, and X. Rong Li, “A fused score for ranking and evaluation using multiple metrics”, 19th International Conference on Information Fusion, Heidelberg, pp. 193--200, Jul. 2016.
单一指标无法全面反映算法性能,利用多个指标进行评估和排序面临诸如指标相互冲突等问题。文章提出了综合利用多个指标同时进行评估和排序的方法,具有普适性。
[15]. Le Zhang, Jian Lan, and X. Rong Li, “A method for evaluating performance of joint tracking and classification”, 18th International Conference on Information Fusion, Washington DC, pp. 499--506, Jul. 2015.