Optimal Subpattern Assignment Metric
Вычисление оптимальной метрики назначения подшаблона
- Библиотека:
Sensor Fusion and Tracking Toolbox/Метрики трека
Описание
Блок Optimal Subpattern Assignment Metric оценивает эффективность алгоритма отслеживания путем вычисления оптимальной метрики назначения подшаблона (OSPA) между треками и известными истинами. Метрика состоит из ошибки локализации, ошибки кардинальности и компонентов ошибки маркировки. Можно выбрать любой из компонентов 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, заданный 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. Два идентификатора в строке назначаются друг другу. Если дорожка или истина не назначены, задайте 0 как другой элемент в строке.
Назначения между треками и истинами должны быть уникальными. Избыточные или ложные дорожки должны рассматриваться как неназначенные дорожки путем присвоения их "0«TruthID.
Зависимости
Чтобы включить этот порт, на вкладке Port Setting, выберите Assignments.
Выход
OSPA Metric - метрика OSPA
неотрицательный действительный скаляр
OSPA-метрика, возвращенная как неотрицательный действительный скаляр.
Пример: 10.1
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.
Cardinality Error - Компонент ошибки кардинальности
неотрицательный действительный скаляр
Компонент ошибки кардинальности, возвращенный как неотрицательный действительный скаляр.
Пример: 6
Зависимости
Чтобы включить этот порт, на вкладке Port Setting, выберите Cardinality error.
Labeling Error - Компонент ошибки маркировки
неотрицательный действительный скаляр
Компонент ошибки маркировки, возвращенный как неотрицательный действительный скаляр.
Пример: 7.5
Зависимости
Чтобы включить этот порт, на вкладке Port Setting, выберите Labeling 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 OSPA
2 (по умолчанию) | положительное целое число
Порядок метрики OSPA, заданный как положительное целое число.
Пример:
10
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 выбираете 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 - структура информации о дорожках, 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.
Labeling error - Штраф за неправильное назначение
0 (по умолчанию) | неотрицательной скаляром
Штраф за неправильное присвоение дорожки истинности, заданный как неотрицательный скаляр. Функция определяет, является ли назначение правильным, на основе предоставленного известного входа назначения от Assignments входного порта. Если назначение не предусмотрено как вход, последнее известное «оптимальное» назначение принято правильным.
Пример: 5
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 известных назначений через Assignments входной 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.
Cardinality error - Включите выход компонента ошибки кардинальности
off (по умолчанию) | on
Выберите этот параметр, чтобы включить выход компонента ошибки кардинальности через Cardinality Error выходной порт.
Labeling error - Включите выход компонента ошибки маркировки
off (по умолчанию) | on
Выберите этот параметр, чтобы включить выход компонента ошибки маркировки через Labeling 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 OSPA
В то t время k, список истин :
При этом трекер получает список треков:
Метрика OSPA (используется для оценки эффективности отслеживания на основе истинности):
Принимая <reservedrangesplaceholder9> ≤ <reservedrangesplaceholder8>, эти три компонента (d loc, <reservedrangesplaceholder5> <reservedrangesplaceholder4> и <reservedrangesplaceholder3> <reservedrangesplaceholder2>) вычислены следующим образом. Компонент d loc ошибки локализации вычисляется как:
где p - порядок метрики OSPA, d c - расстояние на основе отсечения, а y π (i) представляет дорожку, назначенную истине x i. 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 принимает меньшее значение d b и c.
Компонент d card ошибки кардинальности :
Компонент ошибки маркировки d lab является :
где α - штраф за неправильное назначение, L (x i) представляет ID правды <reservedrangesplaceholder16> <reservedrangesplaceholder15>, и L (y π (<reservedrangesplaceholder11>)) представляет ID следа <reservedrangesplaceholder10> <reservedrangesplaceholder9> (<reservedrangesplaceholder8>). Функция γ = 1, если идентификаторы правды и пары следа (L (x i) и L (x i)) соглашаются с известным назначением, данным assignment введите, или согласитесь с назначением в последнем обновлении, если известное назначение не задано. В противном случае γ = 0.
Если m > n, просто обменивайтесь m и n в композиции, чтобы получить метрику OSPA.
Ссылки
[1] Шухмахер, Б., Б. -Т. Во, и Б. -Н. Во. «Согласованная метрика для Эффективности фильтров Мультиобъекта». Транзакции IEEE по обработке сигналов, том, 56, №, 8, стр. 3447-3457, 2008.
[2] Ристик, Б., Б. -Н. Во, Д. Кларк и Б. -Т. Во. «Метрика для оценки эффективности многоцелевых алгоритмов отслеживания». Транзакции IEEE по обработке сигналов, том, 59, №, 7, стр. 3452-3457, 2011.
Расширенные возможности
Генерация кода C/C + +
Сгенерируйте код C и C++ с помощью Coder™ Simulink ®
.См. также
Generalized Optimal Subpattern Assignment Metric | trackAssignmentMetrics | trackErrorMetrics | trackGOSPAMetric | trackOSPAMetric