trackGOSPAMetric

Обобщенная метрика назначения оптимального податтерна (GOSPA)

Описание

trackGOSPAMetric Система object™ вычисляет обобщенную оптимальную метрику назначения податтерна между набором дорожек и известными истинами.

Дополнительные сведения см. в разделах «Метрика GOSPA» и [1].

Для вычисления обобщенной метрики выравнивания подпаттерна:

Создать trackGOSPAMetric и задайте его свойства.
Вызовите объект с аргументами, как если бы это была функция.

Дополнительные сведения о работе системных объектов см. в разделе Что такое системные объекты?.

Создание

Синтаксис

GOSPAMetric = trackGOSPAMetric

GOSPAMetric = trackGOSPAMetric (имя, значение)

Описание

GOSPAMetric = trackGOSPAMetric создает trackGOSPAMetric Системный объект со значениями свойств по умолчанию.

GOSPAMetric = trackGOSPAMetric(Name,Value) задает свойства для trackGOSPAMetric с использованием одной или нескольких пар имя-значение. Например, GOSPAMetric = trackGOSPAMetric('CutoffDistance',5) создает trackGOSPAMetric объект с расстоянием среза, равным 5. Заключите имена свойств в кавычки.

Свойства

развернуть все

Если не указано иное, свойства не настраиваются, что означает невозможность изменения их значений после вызова объекта. Объекты блокируются при их вызове, и release функция разблокирует их.

Если свойство настраивается, его значение можно изменить в любое время.

Дополнительные сведения об изменении значений свойств см. в разделе Проектирование системы в MATLAB с использованием системных объектов.

`CutoffDistance` - Пороговое значение расстояния между дорожкой и правдой
`30` (по умолчанию) | действительный положительный скаляр

Порог расстояния отсечки между дорожкой и истинностью, заданный как действительный положительный скаляр. Истина назначается дорожке, только если расстояние между дорожкой и известной правдой меньше этого расстояния.

Пример: 40

Типы данных: single | double

`Order` - Порядок метрики GOSPA
`2` (по умолчанию) | положительное целое число

Порядок метрики GOSPA, указанный как положительное целое число.

Пример: 1

Типы данных: single | double

`Alpha` - Альфа-параметр метрики GOSPA
`2` (по умолчанию) | положительный скаляр в диапазоне [0, 2]

Альфа-параметр метрики GOSPA, заданный как положительный скаляр в диапазоне [0, 2].

Пример: 1

Типы данных: single | double

`SwitchingPenalty` - Штраф за переключение назначения
`0` | неотрицательный вещественный скаляр

Штраф за переключение назначения, указанный как неотрицательный действительный скаляр.

Пример: 1.2

`Distance` - Тип расстояния
`'posnees'` (по умолчанию) | `'velnees'` | `'posabserr'` | `'velabserr'` | `'custom'`

Тип расстояния, указанный как 'posnees', 'velnees', 'posabserr', 'velabserr', или 'custom'. Это свойство определяет физическую величину, используемую для расчета расстояния:

'posnees' - Нормализованная ошибка оценки в квадрате (NEES) положения пути
'velnees' - ошибка NEES путевой скорости
'posabserr' - Абсолютная погрешность положения пути
'velabserr' - Абсолютная погрешность путевой скорости
'custom' - Пользовательская ошибка расстояния

При указании Distance свойство как 'custom', также необходимо указать функцию расстояния в DistanceFcn собственность.

`DistanceFcn` - Пользовательская функция расстояния
дескриптор функции

Пользовательская функция расстояния, заданная как дескриптор функции. Функция должна поддерживать следующий синтаксис:

d = myCustomFcn(track,truth)

где track - структура или объект путевой информации, truth является структурой или объектом информации истины, и d - расстояние между правдой и дорожкой. Посмотрите objectTrack для примера, как организовать информацию для предполагаемых треков и треков правды.

Пример: @myCustomFcn

Зависимости

Чтобы включить это свойство, установите значение Distance свойство для 'custom'.

`MotionModel` - Требуемая модель движения платформы
`'constvel'` (по умолчанию) | `'constacc'` | `'constturn'` | `'singer'`

Требуемая модель движения платформы, указанная как 'constvel', 'constacc', 'constturn', или 'singer'. Это свойство выбирает модель движения, используемую tracks вход.

Модели движения ожидают 'State' области tracks чтобы иметь вектор столбца, содержащий следующие значения:

'constvel' - модель движения с постоянной скоростью вида [x; vx; y; vy; z; vz], где x, y и z - координаты положения, а vx, vy, vz - координаты скорости.
'constacc' - модель движения с постоянным ускорением вида [x; vx; ax; y; vy; ay; z; vz; az], где x, y и z - координаты положения, vx, vy, vz - координаты скорости, а ax, ay, az - координаты ускорения.
'constturn' - модель движения с постоянным поворотом вида [x; vx; y; vy; theta; z; vz], где x, y и z - координаты положения, vx, vy, vz - координаты скорости, а theta - скорость рыскания.
'singer' - модель движения ускорения певца вида [x; vx; ax; y; vy; ay; z; vz; az], где x, y и z - координаты положения, vx, vy, vz - координаты скорости, а ax, ay, az - координаты ускорения.

'StateCovariance' области tracks входные данные должны иметь ковариации положения, скорости и скорости поворота в строках и столбцах, соответствующих положению, скорости и скорости поворота 'State' области tracks вход. 'StateCovariance' требуется только в том случае, если 'posnees' или 'velnees' выбран в Distance собственность.

`TrackIdentifierFcn` - Функция идентификатора пути
`@defaultTrackIdentifier` (по умолчанию) | дескриптор функции

Функция идентификатора дорожки, заданная как дескриптор функции. Функция извлекает идентификатор дорожки из tracks вход. Функция должна поддерживать следующий синтаксис:

trackids = trackIdentifier(tracks)

где

tracks - массив структур или объектов, содержащий информацию о дорожках.
trackids - числовой массив того же размера, что и tracks.

Пример объекта-дорожки см. в разделе objectTrack. Если используется функция идентификатора по умолчанию, defaultTrackIdentifier, необходимо включить идентификатор дорожки в tracks как значение TrackID поле или свойство.

Пример: @myTrackIdetifier

`TruthIdentifierFcn` - Функция идентификатора истинности
`@defaultTruthIdentifier` (по умолчанию) | дескриптор функции

Функция идентификатора истинности, заданная как дескриптор функции. Функция извлекает идентификатор истинности из truths вход. Функция должна поддерживать следующий синтаксис:

truthIDs = truthIdentifier(truths)

где

truths - массив структур или объектов, содержащий информацию об истинах.
truthIDs - числовой массив того же размера, что и truths.

При использовании функции идентификатора по умолчанию defaultTruthIdentifier, необходимо включить идентификатор истинности в truths как значение PlatformID поле или свойство.

Пример: @myTruthIdetifier

`HasAssignmentInput` - Включить ввод назначения
`false` (по умолчанию) | `true`

Включить ввод назначения, указанный как true или false. Это свойство позволяет предоставлять assignment ввод на каждом временном шаге. Вычисленная метрика GOSPA использует входное назначение для вычисления компонента локализации.

Типы данных: logical

Использование

Синтаксис

sGOSPA = GOSPAMetric (следы, истины)

[sGOSPA, GOSPA, переключение] = OSPAMetric (дорожки, истины)

[___] = ГОСПАМетрик (следы, истины, назначение)

[sGOSPA, GOSPA, переключение, локализация, missTarget, falseTrack] = GOSPAMetric (___)

Описание

sGOSPA = GOSPAMetric(tracks,truths) возвращает метрику GOSPA между набором дорожек и истин, включая штраф за переключение. Значение штрафа за переключение, включенное в метрику, зависит от SwitchingPenalty собственность. По умолчанию метрика использует назначения глобального ближайшего соседа (GNN) на текущем и предыдущем шаге, чтобы решить, переключены ли дорожки.

[sGOSPA,GOSPA,switching] = OSPAMetric(tracks,truths) также возвращает компонент GOSPA и компонент коммутации.

[___] = GOSPAMetric(tracks,truths,assignment) позволяет задать текущие назначения между дорожками и истинами, используемыми при вычислении метрики. Выходные данные можно вернуть как любой из предыдущих синтаксисов.

Чтобы использовать этот синтаксис, установите HasAssignmentInput свойство для true.

пример

[sGOSPA,GOSPA,switching,localization,missTarget,falseTrack] = GOSPAMetric(___) также возвращает компонент локализации, пропущенный целевой компонент и компонент ложной дорожки. Можно использовать любую из комбинаций ввода в предыдущих синтаксисах.

Чтобы использовать этот синтаксис, задайте значение Alpha свойство для 2.

Входные аргументы

развернуть все

`tracks` - Отслеживание информации
массив структур | массив объектов

Отслеживать информацию, заданную как массив структур или объектов для встроенных функций расстояния. Каждая структура или объект должны содержать State как поле или свойство. Кроме того, если расстояние на основе NEES (posnees или velnees) указан в Distance свойство, каждая структура или объект также должны содержать StateCovariance как поле или свойство. Кроме того, если функция идентификатора дорожки по умолчанию используется в TrackIdentifierFcn свойство, то каждая структура или объект также должны содержать TrackID как поле или свойство. Посмотрите objectTrack для примера объекта дорожки.

Типы данных: struct | object

`truths` - Информация об истине
массив структур | массив объектов

Информация об истинности, заданная как массив структур или объектов для встроенных функций расстояния. Каждая структура или объект должны содержать Position и Velocity в качестве полей или свойств. Если функция идентификатора истинности по умолчанию используется в TruthIdentifierFcn свойство, то каждая структура или объект также должны содержать PlatformID как поле или свойство.

Типы данных: struct | object

`assignment` - Известное текущее назначение
N-by-2 матрица неотрицательных целых чисел

Известное текущее назначение, указанное как N-by-2 матрица неотрицательных целых чисел. Первые элементы столбца являются идентификаторами дорожки, а вторые элементы столбца являются идентификаторами истинности. Идентификаторы в одной строке являются путями и истинами, назначенными друг другу. Если дорожка (или истина) не назначена, укажите 0 в качестве одного и того же элемента строки для истинности (или дорожки).

Обратите внимание, что назначение должно быть уникальным назначением между треками и истинами. Избыточные или ложные дорожки следует рассматривать как неназначенные, присвоив их «0» TruthID.

Типы данных: single | double

Выходные аргументы

развернуть все

`sGOSPA` - Показатель GOSPA, включая коммутационный компонент
неотрицательный действительный скаляр

Метрика GOSPA, включающая компонент переключения, возвращается как неотрицательный вещественный скаляр.

`GOSPA` - Показатель GOSPA
неотрицательный действительный скаляр

Метрика GOSPA, возвращенная как неотрицательный действительный скаляр.

`switching` - Коммутационный компонент
неотрицательный действительный скаляр

Компонент переключения, возвращаемый как неотрицательный вещественный скаляр.

`localization` - Компонент локализации
неотрицательный действительный скаляр

Компонент локализации, возвращаемый как неотрицательный вещественный скаляр.

`missTarget` - Пропущенный целевой компонент
неотрицательный действительный скаляр

Пропущенный целевой компонент, возвращенный как неотрицательный действительный скаляр.

`falseTrack` - Компонент ложной дорожки
неотрицательный действительный скаляр

Компонент ложной дорожки, возвращаемый как неотрицательный вещественный скаляр.

Функции объекта

Чтобы использовать функцию объекта, укажите объект System в качестве первого входного аргумента. Например, для освобождения системных ресурсов объекта System с именем obj, используйте следующий синтаксис:

release(obj)

развернуть все

Общие для всех системных объектов

`step`	Запустить алгоритм объекта System
`release`	Деблокирование ресурсов и разрешение изменений значений свойств объекта системы и входных признаков
`reset`	Сброс внутренних состояний объекта System
`clone`	Создать повторяющийся объект System
`isLocked`	Определить, используется ли объект System

Примеры

свернуть все

Оценка результатов отслеживания с использованием метрики GOSPA

Открыть сценарий в реальном времени

Загрузить предварительно записанные данные.

load trackmetricex tracklog truthlog;

Создать trackGOSPAMetric и установите SwitchingPenalty кому 5.

tgm = trackGOSPAMetric('SwitchingPenalty',5);

Создание выходных переменных.

lgospa = zeros(numel(tracklog),1);
gospa = zeros(numel(tracklog),1);
switching = zeros(numel(tracklog),1);
localization = zeros(numel(tracklog),1);
missTarget = zeros(numel(tracklog),1);
falseTracks = zeros(numel(tracklog),1);

После извлечения дорожек и фоновых истин выполните метрику GOSPA.

for i = 1:numel(tracklog)
    tracks = tracklog{i};
    truths = truthlog{i};
    [lgospa(i),gospa(i),switching(i),localization(i),missTarget(i),falseTracks(i)] = tgm(tracks,truths);
end

Визуализация результатов.

plot([lgospa gospa switching localization missTarget falseTracks])
legend('Labeled GOSPA','GOSPA','Switching Component',...
    'Localization Component','Missed Target Component','False Tracks Component')

Figure contains an axes. The axes contains 6 objects of type line. These objects represent Labeled GOSPA, GOSPA, Switching Component, Localization Component, Missed Target Component, False Tracks Component.

Алгоритмы

развернуть все

Метрика GOSPA

В момент времени tk список истин:

$X =_{[} {x1}_{,} x2,_{.} .$ ., xm]

В момент времени tk трекер получает список дорожек:

$Y =_{[} {y1}_{,} y2,_{.} .$ ., yn]

В общем случае показатель GOSPA, включающий в себя компонент коммутации (SGOSPA), равен:

$SGOSPA {= (^{} GOSPAp^{+}}^{SCp}$ ) 1/p

где p - порядок метрики, SC - коммутационная составляющая, а GOSPA - базовая метрика GOSPA.

Если предположить m ≤ n, GOSPA будет:

${_{}^{}_{}^{GOSPA=[∑i=0mdcp} (_{} xi,_{yδ} (i \frac{)^{)}}{} + cpα}^{(n}$ − m)] 1/p

где dc - расстояние, основанное на отсечении, а yδ _(i) - дорожка, назначенная истинности _xi. Расстояние, основанное на отсечении _dc, определяется как:

$_{dc} (x, y) =_{} min {db (x$ , y), c}

где c - порог расстояния отсечки, а db (x, y) - базовое расстояние между дорожкой x и истинностью y, вычисленное функцией расстояния. Основанное на отсечении расстояние dc является меньшим значением db, а c. α - альфа-параметр.

Коммутационным компонентом SC является:

$SC = {SP}_{}^{×}$ ns1/p

где SP - штраф за переключение, а ns - количество переключателей. Когда дорожка переключает назначение с одной истины на другую, число переключений считается равным 1. Когда путь переключается с назначенного на неназначенный или переключается с неназначенного на назначенный, количество переключений считается равным 0,5. Например, как показано в таблице, треки 1 и 2 переключались на разные истины, в то время как трек 3 переключался с назначенных на неназначенные. Поэтому общее количество переключений составляет 2,5.

Сценарий переключения путей

Назад		Ток
Следы	Истины	Следы	Истины
1	3	1	7
2	5	2	3
3	7	3	0

Когда α = 2, метрика GOSPA может быть уменьшена до трех компонентов:

$GOSPA {= [^{} locp +^{} missp +^{}}^{}$ falsep] 1/p

Компонент локализации (loc) вычисляется как:

${_{}^{}_{}^{loc=[∑i=1hdbp} (_{} xi,_{yδ} (i}^{))]}$ 1/p

где h - количество нетривиальных назначений. Тривиальное назначение - это когда дорожка не назначена истинной. Пропущенный целевой компонент вычисляется как:

$miss \frac{=}{^{}} {c21/p}_{(}^{nmiss)}$ 1/p

где nmiss - количество пропущенных целей. Компонент ложной дорожки вычисляется как:

$false \frac{=}{^{}} {c21/p}_{(}^{nfalse)}$ 1/p

где nfalse - количество ложных дорожек.

Если m > n, просто обменяйте m и n в рецептуре, чтобы получить метрику GOSPA.

Ссылки

[1] Рахматхуллаш, А. С., А. Ф. Гарсия-Фернандес и Л. Свенссон. 20-я Международная конференция по слиянию информации (Fusion), стр. 1-8, 2017.

Расширенные возможности

Создание кода C/C + +
Создайте код C и C++ с помощью MATLAB ® Coder™

См. также

trackAssignmentMetrics | trackErrorMetrics | trackOSPAMetric

Представлен в R2020a

Документация

trackGOSPAMetric

Описание

Создание

Синтаксис

Описание

Свойства

CutoffDistance - Пороговое значение расстояния между дорожкой и правдой 30 (по умолчанию) | действительный положительный скаляр

Order - Порядок метрики GOSPA 2 (по умолчанию) | положительное целое число

Alpha - Альфа-параметр метрики GOSPA 2 (по умолчанию) | положительный скаляр в диапазоне [0, 2]

SwitchingPenalty - Штраф за переключение назначения 0 | неотрицательный вещественный скаляр

Distance - Тип расстояния 'posnees' (по умолчанию) | 'velnees' | 'posabserr' | 'velabserr' | 'custom'

DistanceFcn - Пользовательская функция расстояния дескриптор функции

Зависимости

MotionModel - Требуемая модель движения платформы 'constvel' (по умолчанию) | 'constacc' | 'constturn' | 'singer'

TrackIdentifierFcn - Функция идентификатора пути @defaultTrackIdentifier (по умолчанию) | дескриптор функции

TruthIdentifierFcn - Функция идентификатора истинности @defaultTruthIdentifier (по умолчанию) | дескриптор функции

HasAssignmentInput - Включить ввод назначения false (по умолчанию) | true

Использование

Синтаксис

Описание

Входные аргументы

tracks - Отслеживание информации массив структур | массив объектов

truths - Информация об истине массив структур | массив объектов

assignment - Известное текущее назначение N-by-2 матрица неотрицательных целых чисел

Выходные аргументы

sGOSPA - Показатель GOSPA, включая коммутационный компонент неотрицательный действительный скаляр

GOSPA - Показатель GOSPA неотрицательный действительный скаляр

switching - Коммутационный компонент неотрицательный действительный скаляр

localization - Компонент локализации неотрицательный действительный скаляр

missTarget - Пропущенный целевой компонент неотрицательный действительный скаляр

falseTrack - Компонент ложной дорожки неотрицательный действительный скаляр

Функции объекта

Общие для всех системных объектов

Примеры

Оценка результатов отслеживания с использованием метрики GOSPA

Алгоритмы

Метрика GOSPA

Ссылки

Расширенные возможности

Создание кода C/C + + Создайте код C и C++ с помощью MATLAB ® Coder™

См. также

Документация по комплекту инструментов для слияния и отслеживания датчиков

Поддержка

`CutoffDistance` - Пороговое значение расстояния между дорожкой и правдой
`30` (по умолчанию) | действительный положительный скаляр

`Order` - Порядок метрики GOSPA
`2` (по умолчанию) | положительное целое число

`Alpha` - Альфа-параметр метрики GOSPA
`2` (по умолчанию) | положительный скаляр в диапазоне [0, 2]

`SwitchingPenalty` - Штраф за переключение назначения
`0` | неотрицательный вещественный скаляр

`Distance` - Тип расстояния
`'posnees'` (по умолчанию) | `'velnees'` | `'posabserr'` | `'velabserr'` | `'custom'`

`DistanceFcn` - Пользовательская функция расстояния
дескриптор функции

`MotionModel` - Требуемая модель движения платформы
`'constvel'` (по умолчанию) | `'constacc'` | `'constturn'` | `'singer'`

`TrackIdentifierFcn` - Функция идентификатора пути
`@defaultTrackIdentifier` (по умолчанию) | дескриптор функции

`TruthIdentifierFcn` - Функция идентификатора истинности
`@defaultTruthIdentifier` (по умолчанию) | дескриптор функции

`HasAssignmentInput` - Включить ввод назначения
`false` (по умолчанию) | `true`

`tracks` - Отслеживание информации
массив структур | массив объектов

`truths` - Информация об истине
массив структур | массив объектов

`assignment` - Известное текущее назначение
N-by-2 матрица неотрицательных целых чисел

`sGOSPA` - Показатель GOSPA, включая коммутационный компонент
неотрицательный действительный скаляр

`GOSPA` - Показатель GOSPA
неотрицательный действительный скаляр

`switching` - Коммутационный компонент
неотрицательный действительный скаляр

`localization` - Компонент локализации
неотрицательный действительный скаляр

`missTarget` - Пропущенный целевой компонент
неотрицательный действительный скаляр

`falseTrack` - Компонент ложной дорожки
неотрицательный действительный скаляр

Создание кода C/C + +
Создайте код C и C++ с помощью MATLAB ® Coder™