Long-Term Tracking of Evasive Urban Target Based on Intention Inference and Deep Reinforcement Learning

强化学习 计算机科学 推论 人工智能 稳健性(进化) 机器学习 弹道 一般化 人工神经网络 天文 数学 生物化学 基因 物理 数学分析 化学
作者
Yan Peng,Jifeng Guo,Xiaojie Su,Chengchao Bai
出处
期刊:IEEE transactions on neural networks and learning systems [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:35 (11): 16886-16900
标识
DOI:10.1109/tnnls.2023.3298944
摘要

Unmanned aerial vehicles (UAVs) have been widely used in urban target-tracking tasks, where long-term tracking of evasive targets is of great significance for public safety. However, the tracked targets are easily lost due to the evasive behavior of the targets and the unstructured characteristics of the urban environment. To address this issue, this article proposes a hybrid target-tracking approach based on target intention inference and deep reinforcement learning (DRL). First, a target intention inference model based on convolution neural networks (CNNs) is built to infer target intentions by fusing urban environment information and observed target trajectory. Then, the prediction of the target trajectory can be inspired by the inferred target intentions, which can further provide effective guidance to the target search process. In order to fully explore the policy space, the target search policy is developed under a DRL framework, where the search policy is modeled as a deep neural network (DNN) and trained by interacting with the task environment. The simulation results show that the inference of the target intentions can effectively guide the UAV to search for the target and significantly improve the target-tracking performance. Meanwhile, the generalization results indicate that the proposed DRL-based search policy has high robustness to the uncertainty of the target behavior.

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