Симулируйте радарные обнаружения

fusionRadarSensor объект симулирует обнаружение целей радаром. Можно использовать объект смоделировать много свойств действительных радарных датчиков. Например, вы можете

симулируйте действительные обнаружения с добавленным случайным шумом
сгенерируйте ложные предупреждения
симулируйте механически отсканированные антенны и электронно отсканированные фазированные решетки
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 fusionRadarSensor создает датчик. Выход fusionRadarSensor 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 обеспечивает 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 преобразует эту информацию в центральные датчиком положения. Целевыми положениями являются выходные параметры trackingScenario методы.

Создайте радарный датчик

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

radar1 = fusionRadarSensor( ...
    'SensorIndex',1,...
    'UpdateRate',10, ...           % Hz
    'ReferenceRange', 111.0e3, ...         % m
    'ReferenceRCS', 0.0, ...               % dBsm
    'FieldOfView',[70,10], ...                 % [az;el] deg
    'HasElevation',false, ...
    'HasRangeRate',false, ...
    'AzimuthResolution',1.4, ...           % deg
    'RangeResolution', 135.0)                 % m

Синтаксисы удобства

Существует несколько синтаксисов fusionRadarSensor это облегчает задавать свойства обычно реализовываемых режимов радиолокационного обзора.

sensor = fusionRadarSensor('Rotator') создает fusionRadarSensor возразите, что механически сканирует 360 ° в азимуте. Установка HasElevation к true указывает радарную антенну к центру поля зрения вертикального изменения.
sensor = fusionRadarSensor('Sector') создает fusionRadarSensor возразите, что механически сканирует сектор азимута на 90 °. Установка HasElevation к true, указывает радарную антенну к центру поля зрения вертикального изменения. Можно изменить ScanMode к 'Electronic' электронно отсканировать тот же сектор азимута. В этом случае антенна механически не наклоняется в электронном скане сектора. Вместо этого лучи сложены электронно, чтобы обработать целое вертикальное изменение, заполненное пределами скана на сингле, живут.
sensor = fusionRadarSensor('Raster') возвращает fusionRadarSensor возразите, что механически сканирует растровый шаблон, охватывающий 90 ° в азимуте и 10 ° в вертикальном изменении вверх от горизонта. Можно изменить ScanMode свойство к 'Electronic' выполнять электронную развертку растра в том же объеме.
sensor = fusionRadarSensor('No scanning') возвращает fusionRadarSensor возразите что пристальные взгляды 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 = fusionRadarSensor(1,'Raster','ScanMode','Electronic')

Радарные параметры датчика

Свойства, характерные для fusionRadarSensor объект перечислен здесь. Для более подробной информации ввести

help fusionRadarSensor

в командной строке.

Параметры положения датчика.

Местоположение датчика

`SensorIndex`	Уникальный идентификатор для каждого датчика.
`UpdateRate`	Уровень, на котором обновления датчика сгенерированы в виде положительной скалярной величины. 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.
`MountingAngles`	Отклоняйтесь от курса, сделайте подачу, и углы вращения системы координат монтирования датчика относительно системы координат платформы.
`DetectionCoordinates`	Задает систему координат для обнаружений, о которых сообщают в Detections выход `struct`. Система координат может быть одним из: `'Scenario'` – об обнаружениях сообщают в системе координат координаты сценария в прямоугольных координатах. Эта опция может только быть выбрана когда датчик `HasINS` свойство установлено в `true`. `'Body'` – об обнаружениях сообщают в системе координат тела платформы датчика в прямоугольных координатах. `'Sensor rectangular'` – об обнаружениях сообщают в радарной системе координат координаты датчика в прямоугольных координатах, выровненных с осями системы координат датчика. `'Sensor spherical'` – об обнаружениях сообщают в радарной системе координат координаты датчика в сферических координатах на основе осей системы координат 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 `AzimuthResolution` и `RangeResolution` свойства и, когда включено `ElevationResolution` и `RangeRateResolution` свойства.
`ReferenceRange`	Расположитесь в который цель с радарным сечением, `ReferenceRCS`, обнаруживается с вероятностью, заданной в `DetectionProbability`.
`ReferenceRCS`	Целевое радарное сечение (RCS) в дБ, на уровне которого цель обнаруживается в диапазоне`, указанном 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 вертикального изменения задает минимальное разделение в угле возвышения, в котором радар может отличить две цели. Это свойство только применяется когда `HasElevation` свойство 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 `HasRangeRate` свойство установлено в `true`.
`AzimuthBiasFraction`	Это свойство задает азимутальный компонент смещения радара как часть радара азимутальное разрешение, заданное `AzimuthResolution` свойство. Это наборы свойств нижняя граница на азимутальной точности радара.
`ElevationBiasFraction`	Это свойство задает компонент смещения вертикального изменения радара как часть радарного разрешения вертикального изменения, заданного `ElevationResolution` свойство. Это наборы свойств нижняя граница на точности вертикального изменения радара. Это свойство только применяется когда `HasElevation` свойство установлено в `true`.
`RangeBiasFraction`	Это свойство задает компонент смещения области значений радара как часть радарного разрешения области значений, заданного `RangeResolution` свойство. 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 `RangeRateResolution` свойство. Это наборы свойств нижняя граница на точности уровня области значений радара. Это свойство только применяется, когда вы устанавливаете `HasRangeRate` свойство к `true`.

Включение параметров.

Включение параметров

`HasElevation`	Это свойство позволяет радарному датчику сканировать в вертикальном изменении и оценочном вертикальном изменении 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 `MaxUnambiguousRange` значение свойства перенесено 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 `MaxUnambiguousRadialSpeed` значение свойства перенесено на интервал `[0 MaxUnambiguousRadialSpeed]`. Когда ложь, о целях сообщают на их развернутых уровнях области значений. Это свойство только применяется когда `HasRangeRate` свойство установлено в `true`.
`HasNoise`	Задает, добавляется ли шум к измерениям датчика. Установите это свойство на `true` сообщить об измерениях с шумом. Установите это свойство на `false` сообщить об измерениях без шума. Ковариационная матрица шума измерения, о которой сообщают, содержится в выходе `objectDetection` struct всегда вычисляется независимо от установки этого свойства.
`HasOcclusion`	Включите поглощение газов из расширенных объектов в виде `true` или `false`. Установите это свойство на `true` к поглощению газов модели 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` отключить поглощение газов расширенных объектов.
`HasINS`	Установите это свойство на true, чтобы позволить дополнительному входному параметру передать текущую оценку положения платформы датчика к датчику. Эта информация о положении добавляется к `MeasurementParameters` поле обнаружений, о которых сообщают. Затем алгоритмы отслеживания и сплава могут оценить состояние целевых обнаружений в координатах сценария.

Расположитесь и расположитесь параметры уровня.

Расположитесь и расположитесь параметры уровня

MaxUnambiguousRange

Это свойство указывает диапазон, в котором 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 HasRangeAmbiguities свойство к true.

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

MaxUnambiguousRadialSpeed

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

Вход детектора

Каждый датчик создается fusionRadarSensor принимает как вход массив целевых структур. Эта структура служит интерфейсом между trackingScenario и датчики. Вы создаете целевой struct от целевых положений и информации о профиле, произведенной trackingScenario или эквивалентное программное обеспечение.

Структура содержит эти поля.

Поле	Описание
`PlatformID`	Уникальный идентификатор для платформы в виде положительного целого числа. Это - обязательное поле без значения по умолчанию.
`ClassID`	Пользовательское целое число раньше классифицировало тип цели в виде неотрицательного целого числа. `0` резервируется для несекретных типов платформы и значение по умолчанию.
`Position`	Положение цели в платформе координирует в виде с действительным знаком, 1 3 векторного. Это - обязательное поле без значения по умолчанию. Модули исчисляются в метрах.
`Velocity`	Скорость цели в платформе координирует в виде с действительным знаком, 1 3 векторного. Модули исчисляются в метрах в секунду. Значением по умолчанию является `[0 0 0]`.
`Acceleration`	Ускорение цели в платформе координирует в виде 1 3 вектора-строки. Модули исчисляются в метрах на второй в квадрате. Значением по умолчанию является `[0 0 0]`.
`Orientation`	Ориентация цели относительно платформы координирует в виде скалярного кватерниона или 3х3 матрицы вращения. Ориентация задает вращение системы координат от системы координат платформы до текущей целевой системы координат тела. Модули являются безразмерными. Значением по умолчанию является `quaternion(1,0,0,0)`.
`AngularVelocity`	Скорость вращения цели в платформе координирует в виде с действительным знаком, 1 3 векторного. Величина 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 от targetProfiles метод trackingScenario и цель излагает вывод информации от targetPoses метод 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 targetPoses метод возвращает эту структуру для каждой цели кроме платформы.

Целевые положения

platformID

ClassID

Position

Velocity

Yaw

Pitch

Roll

AngularVelocity

platformProfiles метод 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 систем координат 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. trackingScenario объектные модели движение платформ в глобальной системе координат. Когда вы создаете платформу, вы задаете ее местоположение и ориентацию относительно глобальной системы координат. 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 системы координат. Например, часто дорожки не обеспечены в NED (или ENU) координаты, когда эта координатная система координат 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 соответствующей глобальной системой координат, чтобы использовать.

Радарный датчик генерирует измерения в сферических координатах относительно его системы координат датчика. Однако местоположения объектов в радарном сценарии обеспечены в системе координат 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 (e.g. средства отслеживания), чтобы обеспечить 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 системы координат 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 верные, необходимо передать в INS struct в step метод. Эта структура состоит из положения, скорости и ориентации платформы в координатах сценария. Эти параметры позволяют вам описать целевые положения в координатах сценария путем установки DetectionCoordinates свойство.

Обнаружения

Радарные обнаружения датчика возвращены как массив ячеек objectDetection объекты. 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

Measurement и MeasurementNoise сообщаются в системе координат, заданной DetectionCoordinates свойство fusionRadarSensor 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]`

MeasurementParameters поле состоит из массива structs описание последовательности координатных преобразований от дочерней системы координат до родительской системы координат или обратных преобразований (см. Вращение Системы координат). Самая длинная последовательность преобразований: Датчик → Платформа → Сценарий. Например, если об обнаружениях сообщают в сферических координатах датчика и HasINS установлен в ложь, затем последовательность состоит из одного преобразования от датчика до платформы. Если HasINS верно, 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 систему координат 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` набор `'spherical'` для первого `struct`.
`OriginPosition`	Смещение положения источника системы координат (k) от источника системы координат (k+1) представленный как вектор 3 на 1.
`OriginVelocity`	Скоростное смещение источника системы координат (k) от источника системы координат (k+1) представленный как вектор 3 на 1.
`Orientation`	3х3 ортонормированная матрица вращения системы координат с действительным знаком, которая вращает оси системы координат (k+1) в выравнивание с осями системы координат (k).
`IsParentToChild`	Логический скаляр, указывающий, если `Orientation` выполняет вращение системы координат от системы координат координаты вышестоящего элемента до системы координат координаты нижестоящего элемента. Если ложь, `Orientation` выполняет вращение системы координат от координатной системы координат дочернего элемента до координатной системы координат родительского элемента.
`HasElevation`	Логический скаляр, указывающий, имеет ли система координат 3D положение. Только установите на ложь для первого `struct` когда об обнаружениях сообщают в сферических координатах и `HasElevation` `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`, это сгенерировало обнаружение. Для ложных предупреждений это значение отрицательно.
`SNR`	Отношение сигнал-шум обнаружения в дБ.

Документация