Exponenta Banner

sampleGaussian

Класс: военно-морской. StateSpace
Пакет: военно-морской

Демонстрационное состояние с помощью Распределения Гаусса

расширьте все на странице

Синтаксис

states = sampleGaussian(ssObj,meanState,stdDev)
states = sampleGaussian(ssObj,meanState,stdDev,numSamples)

Описание

states = sampleGaussian(ssObj,meanState,stdDev) производит одно состояние в вашем пространстве состояний от Распределения Гаусса, сосредоточенного на meanState с заданным стандартным отклонением.

states = sampleGaussian(ssObj,meanState,stdDev,numSamples) выборки несколько состояний на основе numSamples.

Входные параметры

развернуть все

Объект пространства состояний, заданный как объект подкласса nav.StateSpace.

Среднее положение состояния, заданное как n - вектор элемента, где n является размерностью пространства состояний, заданного в NumStateVariables свойство ssObj. m является количеством выборок, заданных в numSamples.

Стандартное отклонение вокруг среднего состояния, заданного как n - вектор элемента, где каждый элемент соответствует элементу в meanState.

Количество выборок, заданных как положительное целое число. По умолчанию функция принимает numSamples 1.

Выходные аргументы

развернуть все

Выбранные состояния от пространства состояний, заданного как n - вектор элемента или m-by-n матрица векторов-строк. n является размерностью пространства состояний, заданного в NumStateVariables свойство ssObj. m является количеством выборок, заданных в numSamples. Все состояния производятся в StateBounds свойство ssObj.

Примеры

развернуть все

Этот пример использует:

Скрипт Open Live Script

В этом примере показано, как использовать createPlanningTemplate функция, чтобы сгенерировать шаблон для настройки вашего собственного определения пространства состояний и сэмплера, чтобы использовать с алгоритмами планирования пути. Простой реализации предоставляют шаблон.

Вызовите создать функцию шаблона. Эта функция генерирует файл определения класса для вас, чтобы изменить для вашей собственной реализации.

createPlanningTemplate

Класс и определение свойства

Первая часть шаблона задает определение класса и любые свойства для класса. Выведите из nav.StateSpace класс. В данном примере создайте свойство для равномерных и нормальных распределений. Можно задать любые дополнительные пользовательские свойства здесь.

classdef MyCustomStateSpace < nav.StateSpace & ...
        matlabshared.planning.internal.EnforceScalarHandle
     properties
        UniformDistribution
        NormalDistribution
        % Specify additional properties here
    end

Сохраните свой пользовательский класс пространства состояний и гарантируйте, что ваше имя файла совпадает с именем класса.

Конструктор класса

Используйте конструктора, чтобы определить имя пространства состояний, количество переменных состояния, и задать его контуры. В качестве альтернативы можно добавить входные параметры в функцию и передать переменные в том, когда вы создаете объект.

  • Для каждой переменной состояния задайте [min max] значения для границ состояния.

  • Вызовите конструктора базового класса.

  • В данном примере вы указываете, что значения свойств нормального и равномерного распределения с помощью предопределили NormalDistribution и UniformDistribution классы.

  • Задайте любые другие пользовательские значения свойств здесь.

 methods
        function obj = MyCustomStateSpace
            spaceName = "MyCustomStateSpace";
            numStateVariables = 3;
            stateBounds = [-100 100;  % [min max]
                           -100 100;
                           -100 100];
            
            obj@nav.StateSpace(spaceName, numStateVariables, stateBounds);
            
            obj.NormalDistribution = matlabshared.tracking.internal.NormalDistribution(numStateVariables);
            obj.UniformDistribution = matlabshared.tracking.internal.UniformDistribution(numStateVariables);
            % User-defined property values here
        end

Копировать семантику

Задайте copy определение метода. Скопируйте все значения своих пользовательских переменных в новый объект, таким образом, copyObj глубокая копия. Поведение по умолчанию, данное в этом примере, создает новую копию объекта с тем же именем, границами состояния и распределениями.

        function copyObj = copy(obj)
            copyObj = feval(class(obj));
            copyObj.StateBounds = obj.StateBounds;
            copyObj.UniformDistribution = obj.UniformDistribution.copy;
            copyObj.NormalDistribution = obj.NormalDistribution.copy;
        end

Осуществите границы состояния

Задайте, как гарантировать, что состояния всегда в границах состояния. В данном примере значения состояния насыщаются в минимальных или максимальных значениях для границ состояния.

        function boundedState = enforceStateBounds(obj, state)
            nav.internal.validation.validateStateMatrix(state, nan, obj.NumStateVariables, "enforceStateBounds", "state");
            boundedState = state;
            boundedState = min(max(boundedState, obj.StateBounds(:,1)'), ...
                obj.StateBounds(:,2)');
            
        end

Произведите однородно

Задайте поведение для выборки через равномерное распределение. поддержите несколько синтаксисов, чтобы ограничить равномерное распределение к соседнему состоянию на определенном расстоянии и выборке несколько состояний. 

STATE = sampleUniform(OBJ)
STATE = sampleUniform(OBJ,NUMSAMPLES)
STATE = sampleUniform(OBJ,NEARSTATE,DIST)
STATE = sampleUniform(OBJ,NEARSTATE,DIST,NUMSAMPLES)

В данном примере используйте функцию валидации, чтобы обработать varargin введите, который обрабатывает различные входные параметры.

         function state = sampleUniform(obj, varargin)
            narginchk(1,4);
            [numSamples, stateBounds] = obj.validateSampleUniformInput(varargin{:});
            
            obj.UniformDistribution.RandomVariableLimits = stateBounds;
            state = obj.UniformDistribution.sample(numSamples);
        end

Выборка от распределения Гаусса

Задайте поведение для выборки через Распределение Гаусса. Поддержите несколько синтаксисов для выборки одного состояния или нескольких состояний.

STATE = sampleGaussian(OBJ, MEANSTATE, STDDEV)
STATE = sampleGaussian(OBJ, MEANSTATE, STDDEV, NUMSAMPLES)


        function state = sampleGaussian(obj, meanState, stdDev, varargin)    
            narginchk(3,4);
            
            [meanState, stdDev, numSamples] = obj.validateSampleGaussianInput(meanState, stdDev, varargin{:});
            
            obj.NormalDistribution.Mean = meanState;
            obj.NormalDistribution.Covariance = diag(stdDev.^2);
            
            state = obj.NormalDistribution.sample(numSamples);
            state = obj.enforceStateBounds(state);
            
        end

Интерполируйте между состояниями

Задайте, как интерполировать между двумя состояниями в вашем пространстве состояний. Используйте вход, fraction, определить, как произвести вдоль пути между двумя состояниями. В данном примере задайте основной метод линейной интерполяции с помощью различия между состояниями.

        function interpState = interpolate(obj, state1, state2, fraction)
            narginchk(4,4);
            [state1, state2, fraction] = obj.validateInterpolateInput(state1, state2, fraction);
            
            stateDiff = state2 - state1;
            interpState = state1 + fraction' * stateDiff;
        end

Вычислите расстояние между состояниями

Задайте, как вычислить расстояние между двумя состояниями в вашем пространстве состояний. Используйте state1 и state2 входные параметры, чтобы задать запуск и конечные положения. Оба входных параметров могут быть одним состоянием (вектор-строка) или несколько состояний (матрица векторов-строк). В данном примере вычислите расстояние на основе Евклидова расстояния между каждой парой положений состояния.

        function dist = distance(obj, state1, state2)
            
            narginchk(3,3);
            
            nav.internal.validation.validateStateMatrix(state1, nan, obj.NumStateVariables, "distance", "state1");
            nav.internal.validation.validateStateMatrix(state2, size(state1,1), obj.NumStateVariables, "distance", "state2");

            stateDiff = bsxfun(@minus, state2, state1);
            dist = sqrt( sum( stateDiff.^2, 2 ) );
        end

Отключите разделы класса и методы.

    end
end

Сохраните свое определение класса пространства состояний. Можно теперь использовать конструктора класса, чтобы создать объект для пространства состояний.

Смотрите также

| | | |

Введенный в R2019b

Документация Navigation Toolbox
Поддержка