Thuật toán bám mục tiêu dài hạn thời gian thực trên nền tảng ARM có gia tốc NPU và ứng dụng trong ổn định đường ngắm UAV

Tóm tắt

Bài báo này trình bày một thuật toán bám mục tiêu dài hạn hoạt động thời gian thực, được tối ưu cho các nền tảng nhúng ARM có tích hợp gia tốc NPU. Hệ thống kết hợp bộ phát hiện YOLOv10s đã được cắt tỉa và lượng tử hóa với bộ bám fDSST được tối ưu hóa bằng tập lệnh NEON. Hai khối này được liên kết thông qua chỉ số độ tin cậy thích nghi dựa trên hợp nhất nhiều đặc trưng và cơ chế ngưỡng trễ (hysteresis) nhằm kích hoạt bộ phát hiện chỉ khi cần thiết. Phân tích lý thuyết chứng minh tính bị chặn của bộ lọc tương quan, ổn định của quá trình cập nhật trọng số thích nghi, và giới hạn xác suất sai chuyển trạng thái theo hàm mũ. Kết quả thực nghiệm trên nền tảng Orange Pi 5 Max cho thấy, hệ thống đạt tốc độ trung bình 19 FPS cho phát hiện và hơn 100 FPS cho bám, đồng thời duy trì độ ổn định khi có trễ, nhiễu và che khuất tạm thời. Mô phỏng Monte-Carlo và mô phỏng ổn định đường ngắm (LOS) trên bệ quay UAV xác nhận sai số góc cực đại trung bình khoảng 0,006 rad và khả năng tái bám nhanh sau khi mất mục tiêu. Thuật toán có tiềm năng ứng dụng trong các hệ thống ổn định đường ngắm, giám sát và trinh sát quang học thời gian thực.