Simulation 3D Probabilistic Radar

Вероятностная модель радарного датчика в 3D среду симуляции

  • Библиотека:
  • Automated Driving Toolbox/ 3D

  • Simulation 3D Probabilistic Radar block

Описание

Блок Simulation 3D Probabilistic Radar обеспечивает интерфейс к вероятностному радарному датчику в 3D среде симуляции. Это окружение визуализируется с помощью Unreal Engine® из эпических игр®. Можно задать модель радара и параметры точности, смещения и обнаружения. Блок использует шаг расчета, чтобы захватить радиолокационные обнаружения и выводит список отчетов об обнаружении объектов. Чтобы сконфигурировать вероятностные радиолокационные сигнатуры актёров в 3D окружении на всех радарах в вашей модели, используйте Simulation 3D Probabilistic Radar Configuration блок.

Если вы задаете Sample time -1, блок использует шаг расчета, заданный в блоке Simulation 3D Scene Configuration. Чтобы использовать этот датчик, вы должны включить блок Simulation 3D Scene Configuration в свою модель.

Примечание

Блок Simulation 3D Scene Configuration должен выполняться перед блоком Simulation 3D Probabilistic Radar. Таким образом, окружение визуализации 3D Unreal Engine подготавливает данные до того, как блок Simulation 3D Probabilistic Radar получит их. Чтобы проверить порядок выполнения блока, щелкните правой кнопкой мыши блоки и выберите Properties. На вкладке General подтвердите следующие Priority настройки:

  • Simulation 3D Scene Configuration0

  • Simulation 3D Probabilistic Radar1

Для получения дополнительной информации о порядке выполнения смотрите Как работает нереальная симуляция Engine для автоматического вождения.

Порты

Выход

расширить все

Обнаружения объектов, возвращаемое как шина Simulink, содержащая структуру MATLAB. Для получения дополнительной информации о автобусах, создайте невиртуальные автобусы (Simulink). Структура имеет такую форму.

ОбластьОписаниеНапечатать
NumDetectionsКоличество обнаруженийцелое число
IsValidTimeЛожь, когда обновления запрашиваются в моменты времени, которые находятся между интервалами вызова блоковБулев
DetectionsОбнаружения объектовМассив структур обнаружения объектов длины, заданный параметром Maximum reported. Только NumDetections из этих обнаружений являются фактическими обнаружениями.

Каждая структура обнаружения объектов содержит эти свойства.

СвойствоОпределение
TimeВремя измерения
MeasurementИзмерения объекта
MeasurementNoiseМатрица ковариации шума измерения
SensorIndexУникальный идентификатор датчика
ObjectClassIDКлассификация объектов
ObjectAttributesТрекеру передана дополнительная информация
MeasurementParametersПараметры, используемые функциями инициализации нелинейных фильтров отслеживания Калмана

  • Для Декартовых координат, Measurement и MeasurementNoise сообщаются в системе координат, заданной параметром Coordinate system.

  • Для сферических координат, Measurement и MeasurementNoise сообщаются в сферической системе координат на основе Декартовой системы координат датчика. MeasurementParameters указывается в Декартовых координатах датчика.

Измерение и измерениеШум

Coordinate System Used to Report DetectionsКоординаты измерений и измеренийШум
'Ego Cartesian'

В этой таблице показана зависимость координат, когда вы включаете или отключаете измерения уровня области значений с помощью параметра Enable range rate measurements.

Измерения уровня области значенийКоординаты
Позволенный[x;y;z;vx;vy;vz]
Отключенный[x;y;z]
'Sensor Cartesian'
'Sensor spherical'

В этой таблице показана зависимость координат, когда вы включаете или отключаете измерения скорости области значений и угла возвышения, с помощью Enable range rate measurements и Enable elevation angle measurements параметров, соответственно.

Измерения уровня области значенийУгол возвышения измеренияКоординаты
ПозволенныйПозволенный[az;el;rng;rr]
ПозволенныйОтключенный[az;rng;rr]
ОтключенныйПозволенный[az;el;rng]
ОтключенныйОтключенный[az;rng]

Параметры измерения

ПараметрОпределение
Frame Перечисленный тип, который указывает на систему координат, используемую для сообщения измерений. Когда Frame установлено в 'rectangular'обнаружения сообщаются в Декартовых координатах. Когда Frame установлено в 'spherical', о обнаружениях сообщают в сферических координатах.
OriginPosition3D вектор смещение источника датчика от автомобиля , оборудованного датчиком источника. Вектор выводится из положения и высоты датчика, как задано параметром Mounting location и значением Z параметра Relative translation [X, Y, Z] (m), соответственно.
OrientationОриентация системы координат радиолокационного датчика относителен автомобиль , оборудованный датчиком системы координат. Ориентация определяется из значений крена, тангажа и рыскания, заданных в параметре Relative rotation [Roll, Pitch, Yaw] (deg).
HasVelocityУказывает, содержат ли измерения компоненты скорости или уровня области значений.
HasElevationУказывает, содержат ли измерения компоненты повышения.

The ObjectAttributes свойство каждого обнаружения является структурой с этими полями.

ОбластьОпределение
TargetIndexИдентификатор актёра, ActorID, который сгенерировал обнаружение. Для ложных предупреждений это значение отрицательно.
SNRОтношение сигнал/шум обнаружения. Модули находятся в децибелах.

The ObjectClassID свойство каждого обнаружения имеет значение, которое соответствует идентификатору объекта. В таблице показаны идентификаторы объектов, используемые в сценах по умолчанию, которые можно выбрать из блока Simulation 3D Scene Configuration. Если вы используете пользовательскую сцену, в Unreal® Редактор, можно назначить новые типы объектов неиспользованным идентификаторам. Если сцена содержит объект, которому не присвоен идентификатор, этому объекту назначается идентификатор 0. Обнаружение разметки маршрута не поддерживается.

Я быНапечатать
0

Нет/по умолчанию

1

Создание

2

Не используется

3

Другое

4

Не используется

5

Поляк

6

Не используется

7

Дорога

8

Тротуар

9

Растительность

10

Транспортное средство

11

Не используется

12

Типовой знак трафика

13

Знак упора

14

Знак выражения

15

Знак ограничения скорости

16

Предел веса

17-18

Не используется

19

Предупреждающий знак со стрелами влево и вправо

20

Предупреждающий знак левого шеврона

21

Предупреждающий знак правого шеврона

22

Не используется

23

Правый односторонний знак

24

Не используется

25

Знак только школьного автобуса

26-38

Не используется

39

Знак кроссвалька

40

Не используется

41

Сигнал трафика

42

Кривая правого предупреждающего знака

43

Кривая левого предупреждающего знака

44

Вверх по стреле вправо предупреждающий знак

45-47

Не используется

48

Знак пересечения железных дорог

49

Уличный знак

50

Предупреждающий знак кругового перекрестка

51

Пожарный гидрант

52

Выходной знак

53

Знак велосипедного маршрута

54-56

Не используется

57

Небо

58

Ограничение

59

Эстакада

60

Автомобильная охранная железная дорога

61-66

Не используется

67

Олень

68-70

Не используется

71

Баррикада

72

Мотоцикл

73-255

Не используется

Параметры

расширить все

Установка

Уникальный идентификатор датчика, заданный как положительное целое число. В мультисенсорной системе идентификатор датчика различает датчики. Когда вы добавляете новый блок датчика к модели, Sensor identifier этого блока равен N + 1. N является самым высоким значением Sensor identifier среди существующих блоков датчиков в модели.

Пример: 2

Имя родительского элемента, на котором установлен датчик, указывается как Scene Origin или как имя транспортного средства в вашей модели. Имена транспортных средств, которые можно выбрать, соответствуют параметрам Name блоков Simulation 3D Vehicle with Ground Following в вашей модели. Если вы выбираете Scene Originблок помещает датчик в источник сцены.

Пример: SimulinkVehicle1

Место установки датчика.

  • Когда Parent name Scene Originблок устанавливает датчик в источник сцены. Можно задать Mounting location значение Origin только. Во время симуляции датчик остается стационарным.

  • Когда Parent name - имя транспортного средства (для примера, SimulinkVehicle1) блок устанавливает датчик в одно из предопределенных мест установки, описанных в таблице. Во время симуляции датчик перемещается вместе с транспортным средством.

Место установки транспортного средстваОписаниеОриентация относительно источника транспортного средства [крен, тангаж, рыскание] (град.)
Origin

Передний датчик, установленный на источнике транспортного средства, который находится на земле, в геометрическом центре транспортного средства (см. Системы координат для нереальной симуляции Engine в Automated Driving Toolbox)

[0, 0, 0]
Front bumper

Передний датчик, установленный на переднем бампере

[0, 0, 0]
Rear bumper

Обращенный назад датчик, установленный на заднем бампере

[0, 0, 180]
Right mirror

Обращенный вниз датчик, установленный на правом боковом зеркале

[0, –90, 0]
Left mirror

Обращенный вниз датчик, установленный на левом боковом зеркале

[0, –90, 0]
Rearview mirror

Передний датчик, установленный на зеркале заднего вида, внутри транспортного средства

[0, 0, 0]
Hood center

Передний датчик, установленный на центре капота

[0, 0, 0]
Roof center

Передний датчик, установленный на центре крыши

[0, 0, 0]

Крен, тангаж и рыскание положительны по часовой стрелке при взгляде в положительном направлении оси X, оси Y и оси Z, соответственно. При взгляде на транспортное средство от верхней части вниз угол рыскания (то есть угол ориентации) против часовой стрелки-положительный, потому что вы смотрите в отрицательном направлении оси.

Расположение датчика (X, Y, Z) относительно транспортного средства зависит от типа транспортного средства. Чтобы указать тип транспортного средства, используйте параметр Type блока Simulation 3D Vehicle with Ground Following, к которому вы монтируете датчик. Чтобы получить места установки (X, Y, Z) для типа транспортного средства, смотрите страницу с описанием для этого транспортного средства.

Чтобы определить местоположение датчика в мировых координатах, откройте блок датчика. Затем на вкладке Ground Truth выберите Output location (m) and orientation (rad) и проверьте данные из Location выходного порта.

Выберите этот параметр, чтобы задать смещение от места установки с помощью параметров Relative translation [X, Y, Z] (m) и Relative rotation [Roll, Pitch, Yaw] (deg).

Смещение перемещения относительно места установки датчика, заданное как действительный вектор 1 на 3 вида [X, Y, Z]. Модули измерения указаны в метрах.

Если вы монтируете датчик к транспортному средству путем установки Parent name на имя этого транспортного средства, то X, Y и Z находятся в транспортном средстве системе координат, где:

  • Ось X указывает вперед от транспортного средства.

  • Ось Y указывает налево от транспортного средства, если смотреть в прямом направлении транспортного средства.

  • Ось Z указывает вверх.

Это источник - место установки, заданное в параметре Mounting location. Этот источник отличается от источника транспортного средства, который является геометрическим центром транспортного средства.

Если вы монтируете датчик к источнику сцены путем установки Parent name на Scene Origin, тогда X, Y и Z находятся в мировых координатах сцены.

Для получения дополнительной информации о транспортном средстве и мировых системах координат смотрите Системы координат для Unreal Engine Simulation в Automated Driving Toolbox.

Пример: [0,0,0.01]

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, выберите Specify offset.

Вращательное смещение относительно места установки датчика, заданное как действительный вектор 1 на 3 вида [Roll, тангаж, рыскание]. Крен, тангаж и рыскание являются углами вращения вокруг осей X -, Y- и Z, соответственно. Модули указаны в степенях.

Если вы монтируете датчик к транспортному средству путем установки Parent name на имя этого транспортного средства, то X, Y и Z находятся в транспортном средстве системе координат, где:

  • Ось X указывает вперед от транспортного средства.

  • Ось Y указывает налево от транспортного средства, если смотреть в прямом направлении транспортного средства.

  • Ось Z указывает вверх.

  • Крен, тангаж и рыскание положительны по часовой стрелке при взгляде в прямом направлении оси X, оси Y и оси Z, соответственно. Если вы просматриваете сцену с 2D перспективы сверху вниз, то угол рыскания (также называемый углом ориентации) будет противоположно часовой стрелке-положителен, потому что вы просматриваете сцену в отрицательном направлении оси Z.

Это источник - место установки, заданное в параметре Mounting location. Этот источник отличается от источника транспортного средства, который является геометрическим центром транспортного средства.

Если вы монтируете датчик к источнику сцены путем установки Parent name на Scene Origin, тогда X, Y и Z находятся в мировых координатах сцены.

Для получения дополнительной информации о транспортном средстве и мировых системах координат смотрите Системы координат для Unreal Engine Simulation в Automated Driving Toolbox.

Пример: [0,0,10]

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, выберите Specify offset.

Шаг расчета блока в секундах, заданная как положительная скалярная величина. Частота систем координат среды симуляции 3D является обратной частотой шага расчета.

Если вы задаете значение шага расчета -1блок наследует свои шаги расчета от блока Simulation 3D Scene Configuration.

Параметры

Настройки точности

Азимутальное разрешение радара, заданное как положительный действительный скаляр. Разрешение азимута определяет минимальное разделение угла азимута, при котором радар может различать две цели. Разрешение азимута обычно является 3dB-downpoint по углу азимута луча радара. Модули указаны в степенях.

Пример: 6.5

Разрешение по повышению радара, заданное как положительный действительный скаляр. Разрешение повышения определяет минимальное разделение в угол возвышения, при котором радар может различать две цели. Разрешение по повышению обычно является 3dB-downpoint по углу возвышения луча радара. Модули указаны в степенях.

Пример: 3.5

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, на вкладке Parameters, в разделе Radar model, выберите Enable elevation angle measurements.

Разрешение области значений радара, заданное как положительный действительный скаляр. Разрешение области значений определяет минимальное разделение в области значений, при которой радар может различать две цели. Модули измерения указаны в метрах.

Пример: 5.0

Разрешение скорости области значений радара, заданное как положительный действительный скаляр. Разрешение уровня области значений определяет минимальное разделение в скорости области значений, с которой радар может различать две цели. Модули указаны в метрах в секунду.

Пример: 0.75

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, на вкладке Parameters, в разделе Radar model, выберите Enable range rate measurements.

Настройки смещения

Азимутальная фракция смещения радара, заданная как неотрицательный действительный скаляр. Смещение азимута выражается как часть разрешения азимута, заданного в параметре Azimuthal resolution of radar (deg). Модули безразмерны.

Пример: 0.3

Фракция смещения повышения радара, заданная как неотрицательный действительный скаляр. Смещение повышения выражается как часть разрешения повышения, заданного в параметре Elevation resolution of radar (deg). Модули безразмерны.

Пример: 0.2

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, на вкладке Parameters, в разделе Radar model, выберите Enable elevation angle measurements.

Фракция смещения области значений радара, заданная как неотрицательный действительный скаляр. Смещение области значений выражается как часть разрешения области значений, заданного в параметре Range resolution of radar (m). Модули безразмерны.

Пример: 0.15

Доля смещения скорости области значений радара, заданная в виде неотрицательного действительного скаляра. Смещение скорости области значений выражается как часть разрешения скорости области значений, заданного в параметре Range rate resolution of radar (m/s). Модули безразмерны.

Пример: 0.2

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, на вкладке Parameters, в разделе Radar model, выберите Enable range rate measurements.

Настройки детектора

Поле зрения радара, заданное как положительный реальный вектор 1 на 2 вида [azfov, elfov]. azfov - поле зрения угла азимута. elfov - поле зрения угла возвышения. Поле зрения задает угловую длину, охватываемую датчиком. Каждый компонент должен находиться в интервале (0,180]. Цели вне поля зрения радара не обнаруживаются. Модули указаны в степенях.

Пример: [14 7]

Область значений обнаружения, в метрах, при котором радар может обнаружить цель.

  • Чтобы задать только максимальную область значений обнаружения, задайте этот параметр как положительный действительный скаляр. По умолчанию минимальная область значений обнаружения равна 0.

  • Чтобы задать как минимальную так и максимальную область значений обнаружения, задайте этот параметр как положительный действительный вектор типа 1 на 2 [min, max].

Пример: 250

Минимальная и максимальная скорости области значений, заданные как реальный вектор 1 на 2. Радар может обнаруживать цели только в пределах этого интервала уровня области значений. Модули указаны в метрах в секунду.

Пример: [-200 200]

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, на вкладке Parameters, в разделе Radar model, выберите Enable range rate measurements.

Вероятность того, что радар обнаружит цель, заданную как действительный скаляр в области значений (0, 1]. Эта величина определяет вероятность обнаружения цели, которая имеет радарное сечение, заданное параметром Reference radar cross section (dBsm), в область значений обнаружения ссылки заданной параметром Detection ranges (m).

Пример: 0.95

Скорость ложного предупреждения в камере радиолокационного разрешения, заданная как положительный действительный скаляр в области значений [10–7, 10–3]. Модули безразмерны.

Пример: 1e-5

Ссылка области значений для заданной вероятности обнаружения, заданной как положительный действительный скаляр. Ссылка является областью значений, в которой радар обнаруживает цели, которые имеют радиолокационное сечение, заданное Reference radar cross section (dBsm), учитывая вероятность обнаружения, заданную Detection probability. Модули измерения указаны в метрах.

Пример: 150

Эталонное радиолокационное сечение (RCS) для заданной вероятности обнаружения, заданное как неотрицательный действительный скаляр. Радар с вероятностью обнаружения, заданной Detection probability, обнаруживает цели на этом опорном значении RCS. Модули указаны в децибелах на квадратный метр.

Пример: 2.0

Радиолокационная модель

Выберите этот параметр, чтобы смоделировать радар, который может измерить углы возвышения цели. Этот параметр включает параметры Elevation resolution of radar (deg) и Fractional elevation bias component.

Выберите этот параметр, чтобы смоделировать радар, который может измерить скорости области значений. Этот параметр включает параметры Range rate resolution of radar (m/s), Fractional range bias component и Range rates (m/s).

Выберите этот параметр, чтобы добавить шум к измерениям радарного датчика. В противном случае измерения являются бесшумными. The MeasurementNoise свойство каждого обнаружения всегда вычисляется и не зависит от значения, заданного для параметра Measurement noise. Не выбирая этот параметр, можно передать измерения основной истины датчика в блок Multi-Object Tracker.

Выберите этот параметр, чтобы включить сообщение о измерениях радара ложного предупреждения. В противном случае сообщается только о фактических обнаружениях.

Метод для установки seed генератора случайных чисел, заданный как один из опций в таблице.

ОпцияОписание
Repeatable

Блок генерирует случайный начальный seed для первой симуляции и повторно использует этот seed для всех последующих симуляций. Выберите этот параметр, чтобы сгенерировать повторяемые результаты из модели статистического датчика. Чтобы изменить этот начальный seed, в командной строке MATLAB введите clear all.

Specify seedЗадайте свой собственный случайный начальный seed для воспроизводимых результатов с помощью параметра Specify seed.
Not repeatableБлок генерирует новый случайный начальный seed после каждого прогона симуляции. Выберите этот параметр, чтобы сгенерировать неповторимые результаты из модели статистического датчика.

Начальное значение генератора случайных чисел, заданное как скаляр в области значений [0, 232)

Пример: 2001

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите параметр Random number generator method равным Specify seed.

Создание отчетов об обнаружении

Максимальное количество зарегистрированных обнаружений в виде положительного целого числа. Модули безразмерны.

Пример: 35

Система координат сообщаемых обнаружений, заданная в качестве одного из следующих значений:

  • Ego Cartesian - Радар сообщает о обнаружениях в Декартовой системе координат автомобиль , оборудованный датчиком.

  • Sensor Cartesian- Радар сообщает о обнаружениях в Декартовой системе координат датчика.

  • Sensor spherical - Радар сообщает о обнаружениях в сферической системе координат. Эта система координат центрируется у радара и выравнивается с ориентацией радара на автомобиль , оборудованный датчиком.

Выберите этот параметр, чтобы задать имя шины, которую блок выводит в базовое рабочее пространство. Задайте это имя в параметре Output bus name.

Имя шины, которую блок выводит в базовое рабочее пространство.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, выберите параметр Specify output bus name.

Совет

  • Чтобы визуализировать обнаружения и зоны покрытия датчика, используйте Bird's-Eye Scope. Для получения дополнительной информации смотрите Визуализация данных о датчике из Unreal Engine Simulation Environment.

  • Поскольку Unreal Engine может занять много времени, чтобы начать между симуляциями, рассмотрите логгирование сигналов, которые выводят датчики. Для получения дополнительной информации смотрите Configure a Signal for Logging (Simulink).

Ссылки

[1] Blacksmith, P., R. E. Hiatt, and R. B. Mack. «Введение в радиолокационные измерения поперечного сечения». Материалы IEEE. Том 53, № 8, Август 1965, стр. 901-920. doi: 10.1109/PROC.1965.4069.

Введенный в R2019b
Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте