Generalized Optimal Subpattern Assignment Metric
Вычисление обобщенной оптимальной метрики назначения подшаблона
- Библиотека:
Sensor Fusion and Tracking Toolbox/Метрики трека
Описание
Блок Generalized Optimal Subpattern Assignment Metric оценивает эффективность алгоритма отслеживания путем вычисления обобщенной оптимальной метрики подшаблона (GOSPA) между треками и известными истинами. Метрика состоит из ошибки переключения, ошибки локализации, пропущенной целевой ошибки и ложных компонентов ошибки дорожки. Можно также выбрать каждые отдельные компоненты ошибки в качестве выхода блока.
Порты
Вход
Tracks - Список треков
Simulink® шина, содержащая MATLAB® структура
Список треков, заданный как шина Simulink, содержащая структуру MATLAB.
Если вы задаете параметр Track bus на вкладке Port Setting, чтобы objectTrackструктура должна использовать следующую форму:
| Область | Описание |
|---|---|
NumTracks | Количество дорожек |
Tracks | Массив путевых структур |
Каждая структура дорожки должна содержать TrackID и State поля. Кроме того, если вы задаете основанное на NEES расстояние (posnees или velnees) в параметре Distance type каждая структура должна содержать StateCovariance поле.
| Область | Определение |
|---|---|
TrackID | Уникальный идентификатор дорожки, используемый для различения нескольких дорожек, задается как неотрицательное целое число. |
State | Значение вектора состояния во времени обновления, заданное как N-элементный вектор, где N - размерность состояния. |
StateCovariance | Ковариационная матрица неопределенности, заданная как N -by - N матрица, где N - размерность состояния. |
Если вы задаете параметр Track bus, чтобы custom, тогда вы можете использовать свой собственный формат маршрутного автобуса. В этом случае необходимо задать функцию извлечения трека с помощью параметра Track extractor function. Функция должна использовать этот синтаксис:
tracks = trackExtractorFcn(trackInputFromBus)
trackInputFromBus является входом от магистральной шины и tracks должен возвращаться как массив структур с TrackID и State поля. Если вы задаете расстояние на основе NEES (posnees или velnees) в параметре Distance type, тогда структура должна содержать StateCovariance поле.Truths - Список истинности
Шина Simulink, содержащая структуру MATLAB
Список истинности, заданный как шина Simulink, содержащая структуру MATLAB.
Если вы задаете параметр Truth bus на вкладке Port Setting, чтобы Platformструктура должна использовать следующую форму:
| Область | Описание |
|---|---|
NumPlatforms | Количество платформ истинности |
Platforms | Массив структур платформы истинности |
Каждая структура платформы имеет следующие поля:
| Область | Определение |
|---|---|
PlatformID | Уникальный идентификатор, используемый для различения платформ, задается как неотрицательное целое число. |
Position | Положение платформы, заданное как M элемент, где M - размерность состояния позиции. Для примера M = 3 для 3-D положения. |
Velocity | Скорость платформы, заданная как M-вектор, где M - размерность состояния скорости. Для примера M = 3 для скорости 3-D. |
Если вы задаете параметр Truth bus следующим Actorструктура должна использовать следующую форму:
| Область | Описание |
|---|---|
NumActors | Количество действующих лиц по установлению истины |
Actors | Массив структур актёра истинности |
Каждая структура актёра имеет следующие поля:
| Область | Определение |
|---|---|
ActorID | Уникальный идентификатор, используемый для различения актёров, заданный как неотрицательное целое число. |
Position | Положение актёра, заданное как M элемент, где M - размерность состояния положения. Для примера M = 3 для 3-D положения. |
Velocity | Скорость актёра, заданная как M-вектор, где M - размерность состояния скорости. Для примера M = 3 для скорости 3-D. |
Если вы задаете параметр Truth bus, чтобы custom, тогда можно задать свой собственный формат шины истинности. В этом случае необходимо задать функцию извлечения истинности с помощью параметра Truth extractor function. Функция должна использовать этот синтаксис:
truths = truthExtractorFcn(truthInputFromBus)
truthInputFromBus является входом от шины истинности и truths должен возвращаться как массив структур с PlatformID, Position, и Velocity поля.Assignments - Известное назначение
K -by-2 матрица неотрицательных целых чисел
Известное назначение, заданное как матрица K -by-2 неотрицательных целых чисел. K - количество пар назначения. Элементами первого столбца являются идентификаторы дорожек, а элементами второго столбца - идентификаторы истинности. Идентификаторы в одной строке назначаются друг другу. Если дорожка или истина не назначены, задайте 0 как и та же строка элемента.
Присвоение должно быть уникальным присвоением между треками и истинами. Избыточные или ложные дорожки должны рассматриваться как неназначенные дорожки путем назначения их TruthID «0».
Зависимости
Чтобы включить этот порт, на вкладке Port Setting, выберите Assignments.
Выход
GOSPA Metric - метрика GOSPA, включая компонент ошибки переключения
неотрицательный действительный скаляр
Метрика GOSPA, включающая компонент ошибки переключения, возвращается как неотрицательный действительный скаляр.
GOSPA Metric Without Switching - Метрика GOSPA без переключения компонента ошибки
неотрицательный действительный скаляр
Метрика GOSPA без переключения компонента ошибки, возвращенная как неотрицательный действительный скаляр.
Пример: 8.5
Зависимости
Чтобы включить этот порт, на вкладке Port Setting, выберите GOSPA metric without switching error component.
Switching Error - Переключение компонента ошибки
неотрицательный действительный скаляр
Переключение компонента ошибки, возвращаемое как неотрицательный действительный скаляр.
Пример: 8.5
Зависимости
Чтобы включить этот порт, на вкладке Port Setting, выберите Switching error.
Localization Error - Компонент ошибки локализации
неотрицательный действительный скаляр
Компонент ошибки локализации, возвращенный как неотрицательный действительный скаляр.
Пример: 8.5
Зависимости
Чтобы включить этот порт, на вкладке Port Setting, выберите Localization error.
Missed Target Error - Пропущенный компонент целевой ошибки
неотрицательный действительный скаляр
Пропущенный компонент целевой ошибки, возвращенный как неотрицательный действительный скаляр.
Пример: 8.5
Зависимости
Чтобы включить этот порт, на вкладке Port Setting, выберите Missed target error.
False Track Error - Ложный компонент ошибки трека
неотрицательный действительный скаляр
Ложный компонент ошибки трека, возвращенный как неотрицательный действительный скаляр.
Пример: 8.5
Зависимости
Чтобы включить этот порт, на вкладке Port Setting, выберите False track error.
Параметры
Cutoff distance - Порог расстояния отсечения между дорожкой и истиной
30 (по умолчанию) | реальная положительная скалярная величина
Порог расстояния отсечения между дорожкой и истиной, заданный как действительная положительная скалярная величина. Если вычисленное расстояние между дорожкой и назначенным истинным значением выше порога, фактическое расстояние, включенное в метрику, уменьшается до порога.
Пример: 40
Order - Порядок метрики GOSPA
2 (по умолчанию) | положительное целое число
Порядок метрики GOSPA, заданный как положительное целое число.
Пример:
10
Alpha - Альфа-параметр GOSPA метрики
2 (по умолчанию) | положительная скалярная величина в области значений [0, 2]
Альфа- параметр метрики GOSPA, заданная как положительная скалярная величина в область значений [0, 2].
Пример: 1
Distance type - Тип расстояния
posnees (по умолчанию) | velnees | posabserr | velabserr
Тип расстояния, заданный как posnees, velnees, posabserr, или velabserr. Тип расстояния задает физическую величину, используемую для вычисления расстояния:
posnees- Нормированная ошибка расчета в квадрате (NEES) положения путиvelnees- Ошибка NEES скорости путиposabserr- Абсолютная ошибка положения путиvelabserr- Абсолютная ошибка скорости путиcustom- Пользовательская ошибка расстояния
Если вы задаете его следующим customнеобходимо также задать функцию расстояния в параметре Custom distance function.
Custom distance function - Пользовательская функция расстояния
указатель на функцию
Пользовательская функция расстояния, заданная как указатель на функцию. Функция должна поддерживать следующий синтаксис:
d = myCustomFcn(Track,Truth)
Track является структурой для информации о треке, Truth является структурой информации о истинности, и d - расстояние между истиной и дорожкой. См. objectTrack например, пример того, как организовать отслеживание информации.
Пример:
@myCustomFcn
Зависимости
Чтобы включить это свойство, установите параметр Distance type равным custom.
Motion model - Желаемая модель движения платформы
constvel (по умолчанию) | constacc | constturn | singer
Желаемая модель движения платформы, заданная как constvel, constacc, constturn, или singer. Это свойство выбирает модель движения, используемую Tracks входным портом.
Модели движения ожидают State поле структуры дорожки, чтобы иметь вектор-столбец, содержащую следующие значения:
constvel- Положение находится в элементах [1 3 5], а скорость - в элементах [2 4 6].constacc- Положение находится в элементах [1 4 7], скорость - в элементах [2 5 8], а ускорение - в элементах [3 6 9].constturn- Положение находится в элементах [1 3 6], скорость - в элементах [2 4 7], а скорость рыскания - в элементе 5.singer- Положение находится в элементах [1 4 7], скорость - в элементах [2 5 8], а ускорение - в элементах [3 6 9].
The StateCovariance поле входа структуры дорожки должно иметь ковариации положения, скорости и скорости поворота в строках и столбцах, соответствующих положению, скорости и скорости поворота State поле структуры пути.
Switching penalty - Штраф за переключение назначения
0 (по умолчанию) | неотрицательным вещественным скаляром
Штраф за переключение назначения, заданный как неотрицательный действительный скаляр.
Пример: 2
Simulate using - Тип выполняемой симуляции
Interpreted execution (по умолчанию) | Code Generation
Выберите тип симуляции из следующих опций:
Interpreted execution- Симулируйте модель с помощью интерпретатора MATLAB. Эта опция сокращает время запуска. ВInterpreted executionmode, можно отлаживать исходный код блока.Code generation- Симулируйте модель с помощью сгенерированного кода C. При первом запуске симуляции Simulink генерирует код С для блока. Код С повторно используется для последующих симуляций, пока модель не меняется. Эта опция требует дополнительного времени запуска.
Assignments - Включите вход назначения
off (по умолчанию) | on
Выберите этот параметр, чтобы включить вход назначений know через Assignments входной порт.
GOSPA metric without switching error - Включите метрику GOSPA без переключения выхода ошибки
off (по умолчанию) | on
Выберите этот параметр, чтобы включить выход метрики GOSPA без компонента ошибки переключения через GOSPA Metric Without Switching выходной порт.
Switching error - Включите вывод компонента ошибки переключения
off (по умолчанию) | on
Выберите этот параметр, чтобы включить выход компонента ошибки переключения через Switching Error выходной порт.
Localization error - Включите выход компонента ошибки локализации
off (по умолчанию) | on
Выберите этот параметр, чтобы включить выход компонента ошибки локализации через Localization Error выходной порт.
Missed target error - Включить пропущенный выход компонента целевой ошибки
off (по умолчанию) | on
Выберите этот параметр, чтобы включить выход пропущенного компонента целевой ошибки через Missed Target Error выходной порт.
False track error - Включите вывод компонента ошибки ложного отслеживания
off (по умолчанию) | on
Выберите этот параметр, чтобы включить выход компонента ложной ошибки дорожки через False Track Error выходной порт.
Track bus - Выбор магистральной шины
objectTrack (по умолчанию) | custom
Отследите выбор шины, заданный как objectTrack или custom. Для получения дополнительной информации о каждом выборе см. описание порта Tracks входа.
Truth bus - Выбор шины истинности
Platform (по умолчанию) | Actor | custom
Выбор шины истинности, заданный как Platform, Actor, или custom. Для получения дополнительной информации о каждом выборе см. описание порта Truths входа.
Track extractor function - Функция извлечения треков
указатель на функцию
Отследите функцию извлечения, заданную как указатель на функцию. Функция должна поддерживать этот синтаксис:
tracks = trackExtractorFcn(trackInputFromBus)
trackInputFromBus является входом от магистральной шины и tracks должен возвращаться как массив структур с TrackID и State поля. Если вы задаете расстояние на основе NEES (posnees или velnees) в параметре Distance type, тогда структура должна содержать StateCovariance поле.Пример: @myCustomFcn
Зависимости
Чтобы включить это свойство, установите параметр Track bus равным custom.
Truth extractor function - Функция извлечения истинности
указатель на функцию
Функция извлечения истинности, заданная как указатель на функцию. Функция должна поддерживать этот синтаксис:
truths = truthExtractorFcn(truthInputFromBus)
truthInputFromBus является входом от магистральной шины и truths должен возвращаться как массив структур с PlatformID, Position, и Velocity как имена полей.
Пример:
@myCustomFcn
Зависимости
Чтобы включить это свойство, установите параметр Truth bus равным custom.
Алгоритмы
Метрика GOSPA
В то t время k, список истин :
В момент t k трекер получает список треков:
В целом, метрика GOSPA, включая коммутационный компонент (SGOSPA), является:
где p - порядок метрики, SC - коммутационный компонент, а GOSPA - базовая GOSPA.
Принимая m ≤ n, GOSPA есть:
где <reservedrangesplaceholder8> <reservedrangesplaceholder7> - основанное на сокращении расстояние, и <reservedrangesplaceholder6> <reservedrangesplaceholder5> (<reservedrangesplaceholder4>) представляет след, назначенный на правду <reservedrangesplaceholder3> <reservedrangesplaceholder2>. Основанное на отсечении расстояние d c определяется как:
где c - порог расстояния отсечения, а d b (x, y) - базовое расстояние между x пути и истинной y, вычисленное функцией расстояния. Основанное на отсечении расстояние d c является меньшим значением d b и c. α - альфа- параметр.
Переключение компонента SC:
где SP - штраф за переключение, а n s - количество переключателей. Когда дорожка переключает назначение от одной истины к другой истине, количество переключений учитывается как 1. Когда дорожка переключается с назначенной на неназначенную или переключается с неназначенной на назначенную, количество переключений учитывается как 0,5. Например, как показано в таблице, треки 1 и 2 оба перешли на разные истины, в то время как трек 3 переключился с назначенного на неназначенный. Поэтому общее количество переключений составляет 2,5.
Сценарий переключения треков
| Назад | Ток | ||
|---|---|---|---|
| Следы | Истины | Следы | Истины |
| 1 | 3 | 1 | 7 |
| 2 | 5 | 2 | 3 |
| 3 | 7 | 3 | 0 |
Когда α = 2, метрика GOSPA может уменьшиться до трех компонентов:
Компонент локализации (loc) вычисляется как:
где h - количество нетривиальных назначений. Тривиальное назначение, когда дорожка не назначена истине. Пропущенный целевой компонент вычисляется как:
где n miss - количество пропущенных целей. Компонент ложной дорожки вычисляется как:
где n false - количество ложных дорожек.
Если m > n, просто обменивайтесь m и n в формулировке, чтобы получить метрику GOSPA.
Расширенные возможности
Генерация кода C/C + +
Сгенерируйте код C и C++ с помощью Coder™ Simulink ®
.См. также
Optimal Subpattern Assignment Metric | trackAssignmentMetrics | trackErrorMetrics | trackGOSPAMetric | trackOSPAMetric