学位论文简介

自动驾驶技术的快速发展使环境感知成为保障系统安全运行与高效决策的关键基础，对其提出高精度、强鲁棒与低时延的性能要求。然而，现有研究多聚焦单一任务优化，难以兼顾前端检测可靠性、中端跟踪稳定性与后端关联高效性。具体而言，少样本与长尾分布致使小目标语义表征不足，点云稀疏性与遮挡退化使三维目标易发生漂移，多模态融合虽可提升精度，但复杂结构难以满足实时部署需求。

本文围绕上述挑战，从少样本小目标检测、点云稳健跟踪到多模态实时关联逐级递进，提出一套轻量化解决方案，主要贡献如下：

1）针对小目标漏检与候选框质量不稳定的问题，提出基于分数域协同与任务对齐的目标检测网络（FDOD）。在元学习框架下构建分数域双域协同算子，融合分数阶微分与分数傅里叶变换，在时域—频域内自适应强化小目标边缘特征；设计任务感知对齐策略缓解样本稀缺引发的检测偏移，从源头抑制误差累积。

2）针对稀疏点云与远距离退化下目标易漂移的问题，设计基于张量重构与哈希 Transformer 的跟踪网络（THT-Net）。构建张量分解—补全协同机制，通过核心子张量降维与低秩约束修复兼顾实时性与完整性；设计多尺度拓扑注意力模块，利用哈希编码建模上下文与局部几何拓扑，实现复杂环境下的稳定跟踪。

3）针对多模态跟踪中精度与效率难以兼顾的问题，提出基于多模态融合的快速跟踪模型（MF-Net）。设计透视约束对齐方法将三维点云压缩至二维投影平面，并构建特征分布优化算子，在不引入重型三维回归的前提下降低小目标漏检率，提升关联稳定性与实时性。

主要学术成果

1. 论文

[1] MF-Net: A Multimodal Fusion Model for Fast Multi-Object Tracking, IEEE Transactions on Vehicular Technology, 田时瑞 段明星 邓佳燕 罗辉章 胡逸騉, SCI-2, JCR-Q1, IF=7.4, 2024-5-11（一作）

[2] THT-Net: A Novel Object Tracking Model Based on Global-Local Transformer Hashing and Tensor Analysis, IEEE Transactions on Vehicular Technology, 田时瑞 李宁树 段明星, SCI-2, JCR-Q1, IF=7.4, 2025-10-14（一作）

[3] FDOD: A Novel Few-Shot Small Object Detection Framework Using Fractional Fourier Transform and Differentiation[J], IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems,田时瑞, 皮慧龙, 段明星, 唐卓, 李肯立. (本人第一作者，中科院一区）

[4] Towards a moving target defense based on stochastic games and honeypots, Information Science, 李頔 田时瑞 靳文强 彭继武 段明星, SCI-2, JCR-Q1, IF=6.85, 2025-7-4（通讯）

[5] 基于多阶段行人特征挖掘的轨迹预测方法，计算机科学，邓佳燕 田时瑞 刘香丽 欧阳红巍 焦韵嘉 段明星，中文核心，CSSCI, IF=2.646, 2025-8-27（通讯）

2. 专利

[1] 用于电力系统的单目标实时跟踪方法及系统. 国家发明专利. CN119360082B. (学生第一作者, 授权)

[2] 用于电力系统的知识图谱补全方法及系统. CN119962648B. 国家发明专利. (学生第二作者, 授权)

[3] 目标追踪方法、装置、计算机设备和存储介质. CN117576653A. 国家发明专利. (学生第一作者, 实审)

[4] 电力系统数字化成熟度判定方法及系统. CN120744491A. 国家发明专利. (学生第一作者, 实审)

[5] 一种基于边云协同的电网设备故障诊断方法及系统、设备、介质. 国家发明专利. (学生第一作者, 实审)

3. 项目

[1] 2024年湖南省研究生科研创新项目:基于多模态实例的目标跟踪优化算法, 5216A6240006. 202406-202606. (主持)

[2] 国防创新特区基金重大项目:XX理论与方法, JZ20235742071. 202208-202606. (参与, 核心成员)

[3] 国家重点研发计划课题:面相异构处理器的高性能算法库, 2025YFB3003703. 202508-202606. (参与, 核心成员)

[4] 国网湖南省电力有限公司重大科学技术项目:电网数字化转型“四同步”建设背景下数字空间底座基础技术研究, 5216A6240006. 202401-202606. (参与, 核心成员)