Моделируйте радарные обнаружения

Объект monostaticRadarSensor моделирует обнаружение целей радаром сканирования. Можно использовать объект смоделировать много свойств действительных радарных датчиков. Например, вы можете

моделируйте действительные обнаружения с добавленным случайным шумом
сгенерируйте ложные предупреждения
моделируйте механически отсканированные антенны, и электронно отсканировал поэтапно осуществленные массивы
задайте угловой, область значений, и разрешение уровня области значений и пределы

Радарный датчик принят, чтобы монтироваться на платформе и нестись платформой, когда это маневрирует. Платформа может нести несколько датчиков. Когда вы создаете датчик, вы задаете положения датчика и ориентации относительно системы координат тела платформы. Каждый вызов monostaticRadarSensor создает датчик. Вывод monostaticRadarSensor генерирует обнаружение, которое может использоваться в качестве входа, чтобы мультивозразить средствам отслеживания, таким как trackerGNN или любые фильтры отслеживания, такие как trackingKF.

Радарная платформа не поддерживает информации о радарных датчиках, которые смонтированы на нем. (Сам датчик содержит свое положение и ориентацию относительно платформы, на которой это смонтировано, но не который платформа). Необходимо создать ассоциацию между радарными датчиками и платформами. Способ сделать эту ассоциацию состоит в том, чтобы поместить платформу и ее связанные датчики в массив ячеек. Когда вы вызываете конкретный датчик, передачу в центральном платформой целевом положении и предназначаетесь для получения информации о профиле. Датчик преобразовывает эту информацию в центральные датчиком положения. Целевыми положениями являются выходные параметры методов trackingScenario.

Создайте радарный датчик

Можно создать радарный датчик с помощью объекта monostaticRadarSensor. Установите радарные свойства с помощью пар "имя-значение" и затем выполните средство моделирования. Например,

radar1 = monostaticRadarSensor( ...
    'UpdateRate',updaterate, ...           % Hz
    'ReferenceRange', 111.0e3, ...         % m
    'ReferenceRCS', 0.0, ...               % dBsm
    'HasMechanicalScan',true, ...
    'MaxMechanicalScanRate',scanrate, ...  % deg/s
    'HasElectronicScan',false, ...
    'FieldOfView',fov, ...                 % [az;el] deg
    'HasElevation',false, ...
    'HasRangeRate',false, ...
    'AzimuthResolution',1.4, ...           % deg
    'RangeResolution', 135.0)                 % m
dets = radar1(targets,simtime);

Синтаксисы удобства

Существует несколько синтаксисов monostaticRadarSensor, которые облегчают задавать свойства обычно реализовываемых радарных режимов сканирования. Эти синтаксисы устанавливают комбинации этих свойств: ScanMode, FieldOfView, MaxMechanicalScanRate, MechanicalScanLimits и ElectronicScanLimits.

sensor = monostaticRadarSensor('Rotator') создает объект monostaticRadarSensor, который механически сканирует 360 ° в азимуте. Установка HasElevation к true указывает радарную антенну к центру поля зрения повышения.
sensor = monostaticRadarSensor('Sector') создает объект monostaticRadarSensor, который механически сканирует сектор азимута на 90 °. При установке HasElevation на true, указывает радарную антенну к центру поля зрения повышения. Можно изменить ScanMode на 'Electronic', чтобы электронно отсканировать тот же сектор азимута. В этом случае антенна механически не наклоняется на электронном сканировании сектора. Вместо этого лучи сложены электронно, чтобы обработать целое повышение, заполненное пределами сканирования на сингле, живут.
sensor = monostaticRadarSensor('Raster') возвращает объект monostaticRadarSensor, который механически сканирует растровый шаблон, охватывающий 90 ° в азимуте и 10 ° в повышении вверх от горизонта. Можно изменить свойство ScanMode на 'Electronic', чтобы выполнить электронную развертку растра в том же объеме.
sensor = monostaticRadarSensor('No scanning') возвращает объект monostaticRadarSensor, который смотрит вдоль радарного направления опорного направления антенны. Никакое механическое устройство или электронное сканирование не выполняются.

Можно установить другие радарные свойства, когда вы используете эти синтаксисы. Например,

sensor = monostaticRadarSensor('Raster','ScanMode','Electronic')

Радарные параметры датчика

Свойства, характерные для объекта monostaticRadarSensor, перечислены здесь. Для более подробной информации ввести

help monostaticRadarSensor

в командной строке.

Параметры положения датчика.

Местоположение датчика

`SensorIndex`	Уникальный идентификатор для каждого датчика.
`UpdateRate`	Уровень, на котором сгенерированы обновления датчика, задал как положительная скалярная величина. Обратная величина этого свойства должна быть целочисленным кратным интервал времени симуляции. Обновления, которые требуют между интервалами обновления датчика, не возвращают обнаружения.
`MountingLocation`	Датчик (x, y, z) определение смещения источника датчика от источника его платформы. Значение по умолчанию располагает источник датчика в начале координат платформы.
`Yaw`	Угол, задающий вращение вокруг оси z платформы, чтобы выровнять систему координат платформы с системой координат датчика. Положительные углы отклонения от курса соответствуют по часовой стрелке вращение при взгляде вдоль положительного направления оси z системы координат платформы. Вращения применяются с помощью соглашения ZYX.
`Pitch`	Угол, задающий вращение вокруг оси Y платформы, чтобы выровнять систему координат платформы с системой координат датчика. Положительные углы подачи соответствуют по часовой стрелке вращение при взгляде вдоль положительного направления оси Y системы координат платформы. Вращения применяются с помощью соглашения ZYX.
`Roll`	Угол, задающий вращение вокруг оси X платформы, чтобы выровнять систему координат платформы с системой координат датчика. Положительные углы подачи соответствуют по часовой стрелке вращение при взгляде вдоль положительного направления оси X системы координат платформы. Вращения применяются с помощью соглашения ZYX.
`DetectionCoordinates`	Задает систему координат для обнаружений, о которых сообщают в Detections вывод `struct`. Система координат может быть одним из: `'Scenario'` – об обнаружениях сообщают в кадре координаты сценария в прямоугольных координатах. Эта опция может только быть выбрана, когда свойство `HasINS` датчика установлено в `true`. `'Body'` – об обнаружениях сообщают в каркасе кузова платформы датчика в прямоугольных координатах. `'Sensor rectangular'` – об обнаружениях сообщают в радарном кадре координаты датчика в прямоугольных координатах, выровненных с осями кадра датчика. `'Sensor spherical'` – об обнаружениях сообщают в радарном кадре координаты датчика в сферических координатах на основе осей кадра датчика.

Параметры чувствительности.

Параметры чувствительности

`DetectionProbability`	Вероятность обнаружения цели с радарным сечением, `ReferenceRCS`, в области значений `ReferenceRange`.
`FalseAlarmRate`	Вероятность ложного обнаружения в каждой ячейке разрешения радара. Ячейки разрешения определяются из свойств `AzimuthResolution` и `RangeResolution` и, когда включено свойств `ElevationResolution` и `RangeRateResolution`.
`ReferenceRange`	Расположитесь, в котором цель с радарным сечением, `ReferenceRCS`, обнаруживается с вероятностью, заданной в `DetectionProbability`.
`ReferenceRCS`	Целевое радарное сечение (RCS) в дБ, на уровне которого цель обнаруживается в области значений, заданной `ReferenceRange` с вероятностью обнаружения, заданной `DetectionProbability`.

Разрешение датчика и параметры смещения.

Параметры разрешения

`AzimuthResolution`	Азимутальное разрешение радара задает минимальное разделение в углу азимута, под которым радар может отличить две цели.
`ElevationResolution`	Радарное разрешение повышения задает минимальное разделение в углу повышения, под которым радар может отличить две цели. Это свойство только применяется, когда свойство `HasElevation` установлено в `true`.
`RangeResolution`	Радарное разрешение области значений задает минимальное разделение в области значений, в которой радар может отличить две цели.
`RangeRateResolution`	Радарное разрешение уровня области значений задает минимальное разделение в уровне области значений, на котором радар может отличить две цели. Это свойство только применяется, когда свойство `HasRangeRate` установлено в `true`.
`AzimuthBiasFraction`	Это свойство задает азимутальный компонент смещения радара как часть радара азимутальное разрешение, заданное свойством `AzimuthResolution`. Это наборы свойств нижняя граница на азимутальной точности радара.
`ElevationBiasFraction`	Это свойство задает компонент смещения повышения радара как часть радарного разрешения повышения, заданного свойством `ElevationResolution`. Это наборы свойств нижняя граница на точности повышения радара. Это свойство только применяется, когда свойство `HasElevation` установлено в `true`.
`RangeBiasFraction`	Это свойство задает компонент смещения области значений радара как часть радарного разрешения области значений, заданного свойством `RangeResolution`. Это наборы свойств нижняя граница на точности области значений радара.
`RangeRateBiasFraction`	Это свойство задает компонент смещения уровня области значений радара как часть радарного разрешения области значений, заданного свойством `RangeRateResolution`. Это наборы свойств нижняя граница на точности уровня области значений радара. Это свойство только применяется, когда вы устанавливаете свойство `HasRangeRate` на `true`.

Включение параметров.

Включение параметров

`HasElevation`	Это свойство позволяет радарному датчику сканировать в повышении и оценочном повышении от целевых обнаружений.
`HasRangeRate`	Это свойство позволяет радарному датчику оценивать уровень области значений.
`HasFalseAlarms`	Это свойство позволяет радарному датчику генерировать ложные сигнальные отчеты обнаружения.
`HasRangeAmbiguities`	Когда верный, радар не разрешает неоднозначности области значений. Когда радарный датчик не может разрешить неоднозначности области значений, цели в областях значений вне значения свойства `MaxUnambiguousRange` перенесены на интервал `[0 MaxUnambiguousRange]`. Когда ложь, о целях сообщают в их развернутой области значений.
`HasRangeRateAmbiguites`	Когда верный, радар не разрешает неоднозначности уровня области значений. Когда радарный датчик не может разрешить неоднозначности уровня области значений, цели на уровнях области значений выше значения свойства `MaxUnambiguousRadialSpeed` перенесены на интервал `[0 MaxUnambiguousRadialSpeed]`. Когда ложь, о целях сообщают на их развернутых уровнях области значений. Это свойство только применяется, когда свойство `HasRangeRate` установлено в `true`.
`HasNoise`	Задает, добавляется ли шум к измерениям датчика. Установите это свойство на `true` сообщать об измерениях с шумом. Установите это свойство на `false` сообщать об измерениях без шума. Ковариационная матрица шума измерения, о которой сообщают, содержавшаяся в struct вывода `objectDetection`, всегда вычисляется независимо от установки этого свойства.
`HasOcclusion`	Включите поглощение газов из расширенных объектов, заданных как `true` или `false`. Установите это свойство на `true` к образцовому поглощению газов от расширенных объектов. Обратите внимание на то, что оба расширенных объекта и цели точки могут быть закрыты расширенными объектами, но цель точки не может закрыть другую цель точки или расширенный объект. Установите это свойство на `false` отключать поглощение газов расширенных объектов.
`HasINS`	Установите это свойство на истину позволять дополнительному входному параметру передать текущую оценку положения платформы датчика к датчику. Эта информация о положении добавляется к полю `MeasurementParameters` обнаружений, о которых сообщают. Затем алгоритмы отслеживания и сплава могут оценить состояние целевых обнаружений в координатах сценария.

Отсканируйте параметры.

Отсканируйте параметры


`ScanMode`	Это свойство задает режим сканирования, используемый радаром в качестве одного из: `'No scanning'` – радар не сканирует. Радарный луч указывает вдоль опорного направления антенны. `'Mechanical'` – радар механически сканирует между азимутом и пределами повышения, заданными свойством `MechanicalScanLimits`. `'Electronic'` – радар электронно сканирует между азимутом и пределами повышения, заданными свойством `ElectronicScanLimits`. `'Mechanical and electronic'` – радар механически сканирует опорное направление антенны между механическими пределами сканирования и электронно сканирует лучи относительно опорного направления антенны между электронными пределами сканирования. Общее поле отношения, отсканированного в этом режиме, является комбинацией механических и электронных пределов сканирования. Во всех режимах сканирования кроме `'No scanning'` сканирование продолжает в угловых интервалах, заданных радарным полем зрения, заданным в `FieldOfView`.
`MaxMechanicalScanRate`	Это наборы свойств значение максимальной механической частоты развертки радара. Когда `HasElevation` является `true`, частота развертки является вектором, состоящим из азимутальных отдельных и частоты развертки повышения. Когда `HasElevation` является `false`, частота развертки является скаляром, представляющим азимутальную частоту развертки. Радар устанавливает свою частоту развертки продвигаться радарный угол механического устройства радарным полем отношения. Когда необходимая частота развертки превышает максимальную частоту развертки, максимальная частота развертки используется.
`MechanicalScanLimits`	Это свойство задает механические пределы сканирования радара относительно его смонтированной ориентации. Когда `HasElevation` является `true`, пределы заданы минимальным и максимальным азимутом и минимальным и максимальным повышением. Когда `HasElevation` является `false`, пределы заданы минимальным и максимальным азимутом. Азимутальные пределы сканирования не могут охватить больше чем 360 градусов, и пределы сканирования повышения должны лечь в закрытом интервале `[-90 90]`.
`ElectronicScanLimits`	Это свойство задает электронные пределы сканирования радара относительно текущего механического угла. Когда `HasElevation` является `true`, пределы заданы минимальным и максимальным азимутом и минимальным и максимальным повышением. Когда `HasElevation` является `false`, пределы заданы минимальным и максимальным азимутом. И азимутальный и пределы сканирования повышения должен лечь в закрытом интервале `[-90 90]`.
`FieldOfView`	Это свойство задает азимутальный датчик и поля зрения повышения. Поле зрения задает общую угловую степень, наблюдаемую датчиком во время обновления датчика. Поле зрения должно лечь в интервале (0,180]. Цели за пределами датчика угловое поле зрения во время обновления датчика не обнаруживаются.

Расположитесь и расположитесь параметры уровня.

Расположитесь и расположитесь параметры уровня

MaxUnambiguousRange

Это свойство задает область значений, в которой радар может однозначно разрешить область значений цели. Цели, обнаруженные в областях значений вне однозначной области значений, перенесены на интервал области значений [0 MaxUnambiguousRange]. Это свойство только применяется к истинным целевым обнаружениям, когда вы устанавливаете свойство HasRangeAmbiguities на true.

Это свойство также задает максимальную область значений, в которой сгенерированы ложные предупреждения. Это свойство только применяется к ложным целевым обнаружениям, когда вы устанавливаете свойство HasFalseAlarms на true.

MaxUnambiguousRadialSpeed

Это свойство задает максимальное значение значения радиальной скорости, на которой радар может однозначно разрешить уровень области значений цели. Цели обнаружили на уровнях области значений, значение которых больше, чем максимальная однозначная радиальная скорость перенесена на интервал уровня области значений [-MaxUnambiguousRadialSpeed MaxUnambiguousRadialSpeed]. Это свойство только применяется к истинным целевым обнаружениям, когда вы устанавливаете обоих свойства HasRangeRate и HasRangeRateAmbiguities на true.

Это свойство также задает интервал уровня области значений, на котором сгенерированы ложные целевые обнаружения. Это свойство только применяется к ложным целевым обнаружениям, когда вы устанавливаете обоих свойства HasFalseAlarms и HasRangeRate на true.

Вход детектора

Каждый датчик, созданный monostaticRadarSensor, принимает как вход массив целевых структур. Эта структура служит интерфейсом между trackingScenario и датчиками. Вы создаете целевой struct из целевых положений и профилируете информацию, произведенную trackingScenario или эквивалентным программным обеспечением.

Структура содержит эти поля.

Поле	Описание
`PlatformID`	Уникальный идентификатор для платформы, заданной как скалярное положительное целое число. Это - обязательное поле без значения по умолчанию.
`ClassID`	Пользовательское целое число раньше классифицировало тип цели, заданной как неотрицательное целое число. Нуль резервируется для несекретных типов платформы и является значением по умолчанию.
`Position`	Положение цели в координатах платформы, заданных как с действительным знаком, 1 3 векторный. Это - обязательное поле без значения по умолчанию. Модули исчисляются в метрах.
`Velocity`	Скорость цели в координатах платформы, заданных как с действительным знаком, 1 3 векторный. Модули исчисляются в метрах в секунду. Значением по умолчанию является `[0 0 0]`.
`Acceleration`	Ускорение цели в координатах платформы, заданных как 1 3 вектор - строка. Модули исчисляются в метрах на второй в квадрате. Значением по умолчанию является `[0 0 0]`.
`Orientation`	Ориентация цели относительно координат платформы, заданных как скалярный кватернион или 3х3 матрица вращения. Ориентация задает вращение кадра от системы координат платформы до текущей целевой системы координат тела. Модули являются безразмерными. Значением по умолчанию является `quaternion(1,0,0,0)`.
`AngularVelocity`	Угловая скорость цели в координатах платформы, заданных как с действительным знаком, 1 3 векторный. Значение вектора задает угловую скорость. Направление задает ось по часовой стрелке вращения. Модули в градусах в секунду. Значением по умолчанию является `[0 0 0]`.

Можно создать целевую структуру положения путем слияния информации от вывода информации платформы из метода targetProfiles trackingScenario и предназначаться для вывода информации положения из метода targetPoses на платформе, несущей датчики. Можно объединить их путем извлечения для каждого PlatformID в целевом массиве положений, информация о профиле в платформе профилирует массив для того же PlatformID.

Платформа метод targetPoses возвращает эту структуру для каждой цели кроме платформы.

Целевые положения

platformID

ClassID

Position

Velocity

Yaw

Pitch

Roll

AngularVelocity

Метод platformProfiles возвращает эту структуру для всех платформ в сценарии.

Профили платформы

PlatformID

ClassID

RCSPattern

RCSAzimuthAngles

RCSElevationAngles

Радарные системы координат датчика

Обнаружения состоят из измерений положений и скоростей целей и их ковариационных матриц. Обнаружения создаются относительно координат датчика, но могут быть выведены в одной из нескольких координат. Несколько координатных кадров используются, чтобы представлять положения и ориентации различных платформ и датчиков в сценарии.

В радарной симуляции всегда существует глобальная система координат верхнего уровня, которая обычно является Северо-востоком вниз (NED) Декартова система координат, заданная плоскостью касательной в любой точке на поверхности Земли. Объектные модели trackingScenario движение платформ в глобальной системе координат. Когда вы создаете платформу, вы задаете ее местоположение и ориентацию относительно глобального кадра. Эти количества задают оси тела платформы. Каждый радарный датчик смонтирован на теле платформы. Когда вы создаете датчик, вы задаете его местоположение и ориентацию относительно координат тела платформы. Эти количества задают оси датчика. Тело и радарные оси могут изменяться в зависимости от времени, однако, глобальные оси не изменяются.

Могут требоваться дополнительные координатные кадры. Например, часто дорожки не сохраняются в NED (или ENU) координаты, когда этот координатный кадр изменяется на основе широты и долготы, где это задано. Для сценариев, которые касаются больших площадей (более чем 100 километров в каждой размерности), сосредоточенный землей зафиксированный землей (ECEF) может быть более соответствующим глобальным кадром, чтобы использовать.

Радарный датчик генерирует измерения в сферических координатах относительно его кадра датчика. Однако местоположения объектов в радарном сценарии сохраняются в кадре верхнего уровня. Радарный датчик смонтирован на платформе и будет, по умолчанию, только знать о своем положении и ориентации относительно платформы, на которой это смонтировано. Другими словами, радар ожидает, что все целевые объекты будут сообщены относительно осей тела платформы. Показания радара необходимые преобразования (положение и ориентация), чтобы связать обнаружения, о которых сообщают, с осями тела платформы. Эти преобразования используются потребителями радарных обнаружений (например, средства отслеживания), чтобы поддержать дорожки в осях тела платформы. Поддержание дорожек в осях тела платформы включает сплав измерения или информации о дорожке через несколько датчиков, смонтированных на той же платформе.

Если платформа оборудована датчиком инерционной системы навигации (INS), то местоположение и ориентация платформы относительно кадра верхнего уровня могут быть определены. Эта информация о INS может использоваться радаром, чтобы сослаться на все обнаружения к координатам сценария.

INS

Когда вы задаете HasINS как верный, необходимо передать в INS struct в метод step. Эта структура состоит из положения, скорости и ориентации платформы в координатах сценария. Эти параметры позволяют вам выразить целевые положения в координатах сценария путем установки свойства DetectionCoordinates.

Обнаружения

Радарные обнаружения датчика возвращены как массив ячеек объектов objectDetection. Обнаружение содержит эти свойства.

Структура objectDetection

Поле	Определение
`Time`	Время измерения
`Measurement`	Измерения
`MeasurementNoise`	Ковариационная матрица шума измерения
`SensorIndex`	Уникальный идентификатор датчика
`ObjectClassID`	Предметная классификация
`MeasurementParameters`	Параметры используются функциями инициализации любого нелинейного Кальмана, отслеживающего фильтры
`ObjectAttributes`	Дополнительная информация передала средству отслеживания

О Measurement и MeasurementNoise сообщают в системе координат, заданной свойством DetectionCoordinates monostaticRadarSensor, сообщаются в Декартовых координатах датчика.

Координаты измерения

DetectionCoordinates Измерение и координаты шума измерения

'Scenario'

Координатная зависимость от HasRangeRate

`HasRangeRate`	`Coordinates`
`true`	`[x;y;z;vx;vy;vz]`
`false`	`[x;y;z]`

'Body'

'Sensor rectangular'

'Sensor spherical'

Координатная зависимость от HasRangeRate и HasElevation

`HasRangeRate`	`HasElevation`	`Coordinates`
`true`	`true`	`[az;el;rng;rr]`
`true`	`false`	`[az;rng;rr]`
`false`	`true`	`[az;el;rng]`
`false`	`false`	`[az;rng]`

Поле MeasurementParameters состоит из массива struct s описание последовательности координатных преобразований от дочернего кадра до родительского кадра или обратных преобразований (см. Вращение Кадра). Самая длинная последовательность преобразований: Датчик → Платформа → Сценарий. Например, если об обнаружениях сообщают в сферических координатах датчика, и HasINS установлен в ложь, то последовательность состоит из одного преобразования от датчика до платформы. Если HasINS верен, последовательность преобразований состоит из двух преобразований – сначала к координатам платформы затем к координатам сценария. Тривиально, если об обнаружениях сообщают в прямоугольных координатах платформы, и HasINS установлен в ложь, преобразование состоит только из идентичности.

Каждый struct принимает форму:

MeasurementParameters

Параметр	Определение
`Frame`	Перечислимый тип, указывающий на кадр раньше, сообщал об измерениях. Когда об обнаружениях сообщают с помощью системы прямоугольной координаты, `Frame` установлен в `'rectangular'`. Когда об обнаружениях сообщают в сферических координатах, `Frame` является набором `'spherical'` для первого `struct`.
`OriginPosition`	Смещение положения источника кадра (k) от источника кадра (k+1) представленный как вектор 3 на 1.
`OriginVelocity`	Скоростное смещение источника кадра (k) от источника кадра (k+1) представленный как вектор 3 на 1.
`Orientation`	3х3 ортонормированная матрица вращения кадра с действительным знаком, которая вращает оси кадра (k+1) в выравнивание с осями кадра (k).
`IsParentToChild`	Логический скаляр, указывающий, выполняет ли `Orientation` вращение кадра от кадра координаты вышестоящего элемента до кадра координаты нижестоящего элемента. Если ложь, `Orientation` выполняет вращение кадра от координатного кадра дочернего элемента до координатного кадра родительского элемента.
`HasElevation`	Логический скаляр, указывающий, имеет ли кадр 3D положение. Только установите на ложь для первого `struct`, когда об обнаружениях сообщают в сферических координатах, и `HasElevation` является `false`, в противном случае это - `true`.
`HasVelocity`	Логический скаляр, указывающий, включают ли обнаружения, о которых сообщают, скоростные измерения. `true`, когда `HasRangeRate` включен, в противном случае `false`.

ObjectAttributes

Атрибут	Определение
`TargetIndex`	Идентификатор платформы, `PlatformID`, который сгенерировал обнаружение. Для ложных предупреждений это значение отрицательно.
`SNR`	Отношение сигнал-шум обнаружения в дБ.

Документация