Generalized Optimal Subpattern Assignment Metric

Вычислите обобщенную оптимальную метрику присвоения подшаблона

Библиотека:
Sensor Fusion and Tracking Toolbox / Метрики Дорожки

Описание

Блок Generalized Optimal Subpattern Assignment Metric оценивает эффективность алгоритма отслеживания путем вычисления обобщенного оптимального присвоения подшаблона (GOSPA) метрика между дорожками и известными истинами. Метрика состоит из переключающейся ошибки, ошибки локализации, пропущенной целевой ошибки и ложных компонентов дефекта записи. Можно также выбрать каждую отдельную ошибку компоненты как блок выход.

Порты

Входной параметр

развернуть все

`Tracks` — Отследите список
Simulink^® соедините шиной содержащий MATLAB^® структура

Отследите список в виде шины Simulink, содержащей структуру MATLAB.

Если вы задаете параметр Track bus на вкладке Port Setting к objectTrack, структура должна использовать эту форму:

Поле	Описание
`NumTracks`	Количество дорожек
`Tracks`	Массив структур дорожки

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 .

Поле	Определение
`TrackID`	Уникальный идентификатор дорожки раньше отличал несколько дорожек в виде неотрицательного целого числа.
`State`	Значение вектора состояния во время обновления в виде N - вектор элемента, где N является размерностью состояния.
`StateCovariance`	Ковариационная матрица неопределенности в виде N-by-N матрица, где N является размерностью состояния.

Если вы задаете параметр Track bus к custom, затем можно использовать собственный формат шины дорожки. В этом случае необходимо задать функцию экстрактора дорожки использование параметра Track extractor function. Функция должна использовать этот синтаксис:

tracks = trackExtractorFcn(trackInputFromBus)

где trackInputFromBus вход от шины дорожки и tracks должен возвратиться как массив структур с TrackID и State поля . Если вы задаете основанное на NEES расстояние (posnees или velnees) в параметре Distance type затем структура должна содержать StateCovariance поле .

`Truths` — Список истин
Шина Simulink, содержащая структуру MATLAB

Список истин в виде шины Simulink, содержащей структуру MATLAB.

Если вы задаете параметр Truth bus на вкладке Port Setting к Platform, структура должна использовать эту форму:

Поле	Описание
`NumPlatforms`	Количество платформ истины
`Platforms`	Массив структур платформы истины

Каждая структура платформы имеет эти поля:

Поле	Определение
`PlatformID`	Уникальный идентификатор раньше отличал платформы в виде неотрицательного целого числа.
`Position`	Положение платформы в виде M - вектор элемента, где M является размерностью состояния положения. Например, M = 3 для 3-D положения.
`Velocity`	Скорость платформы в виде M - вектор элемента, где M является размерностью скоростного состояния. Например, M = 3 для 3-D скорости.

Если вы задаете параметр Truth bus как Actor, структура должна использовать эту форму:

Поле	Описание
`NumActors`	Количество агентов истины
`Actors`	Массив структур агента истины

Каждая структура агента имеет эти поля:

Поле	Определение
`ActorID`	Уникальный идентификатор раньше отличал агентов в виде неотрицательного целого числа.
`Position`	Положение агента в виде M - вектор элемента, где M является размерностью состояния положения. Например, M = 3 для 3-D положения.
`Velocity`	Скорость агента в виде M - вектор элемента, где M является размерностью скоростного состояния. Например, M = 3 для 3-D скорости.

Если вы задаете параметр Truth bus tocustom, затем можно задать собственный формат шины истины. В этом случае необходимо задать функцию экстрактора истины использование параметра Truth extractor function. Функция должна использовать этот синтаксис:

 truths = truthExtractorFcn(truthInputFromBus)

где truthInputFromBus вход от шины истины и truths должен возвратиться как массив структур с PlatformID, Position, и Velocity поля .

`Assignments` — Известное присвоение
K-by-2 матрица неотрицательных целых чисел

Известное присвоение в виде K-by-2 матрица неотрицательных целых чисел. K является количеством пар присвоения. Первыми элементами столбца являются идентификаторы дорожки, и вторыми элементами столбца являются идентификаторы истины. Идентификаторы в той же строке присвоены друг другу. Если дорожка или истина не присвоены, задайте 0 как тот же элемент строки.

Присвоение должно быть уникальным присвоением между дорожками и истинами. Избыточные или ложные дорожки должны быть обработаны как неприсвоенные дорожки путем присвоения их "0" TruthID.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, на вкладке Port Setting, выбирают Assignments.

Вывод

развернуть все

`GOSPA Metric` — Метрика GOSPA включая переключающийся ошибочный компонент
неотрицательный действительный скаляр

Метрика GOSPA включая переключающийся ошибочный компонент, возвращенный как неотрицательный действительный скаляр.

`GOSPA Metric Without Switching` — Метрика GOSPA, не переключая ошибочный компонент
неотрицательный действительный скаляр

Метрика GOSPA, не переключая ошибочный компонент, возвращенный как неотрицательный действительный скаляр.

Пример: 8.5

Зависимости

Чтобы включить этот порт, на вкладке Port Setting, выбирают GOSPA metric without switching error component.

`Switching Error` — Переключение ошибочного компонента
неотрицательный действительный скаляр

Переключение ошибочного компонента, возвращенного как неотрицательный действительный скаляр.

Пример: 8.5

Зависимости

Чтобы включить этот порт, на вкладке Port Setting, выбирают Switching error.

`Localization Error` — Ошибочный компонент локализации
неотрицательный действительный скаляр

Ошибочный компонент локализации, возвращенный как неотрицательный действительный скаляр.

Пример: 8.5

Зависимости

Чтобы включить этот порт, на вкладке Port Setting, выбирают Localization error.

`Missed Target Error` — Пропущенный целевой ошибочный компонент
неотрицательный действительный скаляр

Пропущенный целевой ошибочный компонент, возвращенный как неотрицательный действительный скаляр.

Пример: 8.5

Зависимости

Чтобы включить этот порт, на вкладке Port Setting, выбирают Missed target error.

`False Track Error` — Ложный компонент дефекта записи
неотрицательный действительный скаляр

Ложный компонент дефекта записи, возвращенный как неотрицательный действительный скаляр.

Пример: 8.5

Зависимости

Чтобы включить этот порт, на вкладке Port Setting, выбирают False track error.

Параметры

развернуть все

Свойства

`Cutoff distance` — Порог для расстояния сокращения между дорожкой и истиной
30 (значение по умолчанию) | действительная положительная скалярная величина

Порог для расстояния сокращения между дорожкой и истиной в виде действительной положительной скалярной величины. Если вычисленное расстояние между дорожкой и присвоенной истиной выше, чем порог, фактическое расстояние, включенное в метрику, уменьшается до порога.

Пример: 40

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

Порядок метрики GOSPA в виде положительного целого числа.

Пример: 10

`Alpha` — Альфа-параметр метрики GOSPA
2 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина в области значений [0, 2]

Альфа-параметр метрики GOSPA в виде положительной скалярной величины в области значений [0, 2].

Пример 1

`Distance type` — Тип расстояния
`posnees` (значение по умолчанию) | `velnees` | `posabserr` | `velabserr` | `custom`

Тип расстояния в виде posnees, velnees, posabserr, или velabserr. Тип расстояния задает физическое количество, используемое для расчетов расстояния:

posnees – Нормированная ошибка расчета придала квадратную форму (NEES) положения дорожки
velnees – Ошибка NEES скорости дорожки
posabserr – Абсолютная погрешность положения дорожки
velabserr – Абсолютная погрешность скорости дорожки
custom – Пользовательская ошибка по дальности

Если вы задаете его как custom, необходимо также задать функцию расстояния в параметре Custom distance function.

`Custom distance function` — Пользовательская функция расстояния
указатель на функцию

Пользовательская функция расстояния в виде указателя на функцию. Функция должна поддержать следующий синтаксис:

d = myCustomFcn(Track,Truth)

где Track структура для получения информации о дорожке, Truth структура информации об истине и d расстояние между истиной и дорожкой. Смотрите objectTrack для примера о том, как организовать информацию о дорожке.

Пример: @myCustomFcn

Зависимости

Чтобы включить это свойство, установите параметр Distance type на custom.

`Motion model` — Желаемая модель движения платформы
`constvel` (значение по умолчанию) | `constacc` | `constturn` | `singer`

Желаемая модель движения платформы в виде constvel, constacc, constturn, или singer. Это свойство выбирает модель движения, используемую входным портом Tracks.

Модели движения ожидают State поле структуры дорожки, чтобы иметь вектор-столбец, содержащий эти значения:

constvel — Положение находится в элементах [1 3 5], и скорость находится в элементах [2 4 6].
constacc — Положение находится в элементах [1 4 7], скорость находится в элементах [2 5 8], и ускорение находится в элементах [3 6 9].
constturn — Положение находится в элементах [1 3 6], скорость находится в элементах [2 4 7], и уровень рыскания находится в элементе 5.
singer — Положение находится в элементах [1 4 7], скорость находится в элементах [2 5 8], и ускорение находится в элементах [3 6 9].

StateCovariance поле входа структуры дорожки должно иметь положение, скорость и ковариации угловой скорости вращения в строках и столбцах, соответствующих положению, скорости и угловой скорости вращения State поле структуры дорожки.

`Switching penalty` — Штраф за переключение присвоения
0 (значение по умолчанию) | неотрицательный действительный скаляр

Штраф за присвоение, переключающееся в виде неотрицательного действительного скаляра.

Пример 2

`Simulate using` — Тип симуляции, чтобы запуститься
`Interpreted execution` (значение по умолчанию) | `Code Generation`

Выберите тип симуляции из этих опций:

Interpreted execution — Симулируйте модель с помощью интерпретатора MATLAB. Эта опция сокращает время запуска. В Interpreted execution режим, можно отладить исходный код блока.
Code generation — Симулируйте модель с помощью сгенерированного кода C. В первый раз, когда вы запускаете симуляцию, Simulink генерирует код С для блока. Код С снова используется для последующих симуляций, пока модель не изменяется. Эта опция требует дополнительного времени запуска.

Параметр порта

`Assignments` — Включите вход присвоения
`off` (значение по умолчанию) | `on`

Выберите этот параметр, чтобы включить вход, знают присвоения через входной порт Assignments.

`GOSPA metric without switching error` — Включите метрику GOSPA, не переключая вывод ошибок
`off` (значение по умолчанию) | `on`

Выберите этот параметр, чтобы включить выход метрики GOSPA без переключающегося ошибочного компонента через выходной порт GOSPA Metric Without Switching.

`Switching error` — Позвольте переключить ошибочный компонент выход
`off` (значение по умолчанию) | `on`

Выберите этот параметр, чтобы включить выход переключающегося ошибочного компонента через выходной порт Switching Error.

`Localization error` — Включите ошибочному компоненту локализации выход
`off` (значение по умолчанию) | `on`

Выберите этот параметр, чтобы включить выход ошибочного компонента локализации через выходной порт Localization Error.

`Missed target error` — Включите пропущенному целевому ошибочному компоненту выход
`off` (значение по умолчанию) | `on`

Выберите этот параметр, чтобы включить выход пропущенного целевого ошибочного компонента через выходной порт Missed Target Error.

`False track error` — Включите ложному компоненту дефекта записи выход
`off` (значение по умолчанию) | `on`

Выберите этот параметр, чтобы включить выход ложного компонента дефекта записи через выходной порт False Track Error.

`Track bus` — Отследите выбор шины
`objectTrack` (значение по умолчанию) | `custom`

Отследите выбор шины в виде objectTrack или custom. См. описание входного порта Tracks для получения дополнительной информации о каждом выборе.

`Truth bus` — Выбор шины истины
`Platform` (значение по умолчанию) | `Actor` | `custom`

Выбор шины истины в виде Platform, Actor, или custom. См. описание входного порта Truths для получения дополнительной информации о каждом выборе.

`Track extractor function` — Отследите функцию экстрактора
указатель на функцию

Отследите функцию экстрактора в виде указателя на функцию. Функция должна поддержать этот синтаксис:

tracks = trackExtractorFcn(trackInputFromBus)

Пример: @myCustomFcn

Зависимости

Чтобы включить это свойство, установите параметр Track bus на custom.

`Truth extractor function` — Функция экстрактора истины
указатель на функцию

Экстрактор истины функционирует в виде указателя на функцию. Функция должна поддержать этот синтаксис:

 truths = truthExtractorFcn(truthInputFromBus)

где truthInputFromBus вход от шины дорожки и truths должен возвратиться как массив структур с PlatformID, Position, и Velocity как имена полей.

Пример: @myCustomFcn

Зависимости

Чтобы включить это свойство, установите параметр Truth bus на custom.

Примеры модели

Track-Level Fusion of Radar and Lidar Data in Simulink

Fusion уровня дорожки данных о радаре и лидаре в Simulink

Автономные системы требуют, чтобы точная оценка их среды поддержала принятие решения, планирование и управление. Датчики с высоким разрешением, такие как радар и лидар часто используются в автономных системах, чтобы помочь по оценке среды. Эти датчики обычно выводят дорожки. Вывод дорожек вместо обнаружений и плавление дорожек вместе децентрализованным способом предоставляют несколько преимуществ, включая низкие ложные сигнальные уровни, более высокую целевую точность оценки, низкое требование полосы пропускания и низкие вычислительные затраты. Этот пример показывает вам, как к отслеживаемым объектам от измерений радара и датчика лидара и как плавить их использующий схему сплава уровня дорожки в Simulink®. Вы обрабатываете радарные измерения с помощью Гауссовой Плотности Гипотезы Вероятности Смеси (GM-PHD) средство отслеживания и измерения лидара с помощью средства отслеживания Объединенной вероятностной ассоциации данных (JPDA). Вы далее плавите эти дорожки с помощью схемы сплава уровня дорожки. Пример сопровождает Fusion Уровня Дорожки примера Lidar Data MATLAB® и Радара.

Track Point Targets in Dense Clutter Using GM-PHD Tracker in Simulink

Отследите цели точки в плотной помехе Используя средство отслеживания GM-PHD в Simulink

Радары обычно получают эхо от всех поверхностей в пути прохождения сигнала. Эти нежелательные рассеянные спиной сигналы или эхо, сгенерированное от физических объектов, называются помехой. В плотно нарушенной среде пропущенные обнаружения и ложные предупреждения делают объекты отслеживания сложной задачей для обычных средств отслеживания, таких как средство отслеживания Глобальной переменной, ближайшего соседа (GNN). В такой среде средство отслеживания PHD обеспечивает лучшую оценку объектов, когда это может обработать несколько обнаружений на объект на датчик, не кластеризируя их сначала. Этот пример показывает вам, как отследить цели точек в плотной помехе с помощью Гауссовой плотности гипотезы вероятности смеси (GM-PHD) средство отслеживания с постоянной скоростной моделью в Simulink. Пример сопровождает Цели Точки Дорожки в Плотной Помехе Используя пример GM-PHD Tracker MATLAB®.

Алгоритмы

развернуть все

Метрика GOSPA

Во время t _k список истин:

$X = [x_{1}, x_{2}, \dots, x_{m}]$

Во время t _k средство отслеживания получает список дорожек:

$Y = [y_{1}, y_{2}, \dots, y_{n}]$

В общем случае метрика GOSPA включая переключающийся компонент (SGOSPA):

$S G O S P A = {(G O S P A^{p} + S C^{p})}^{1 / p}$

где p является порядком метрики, SC является переключающимся компонентом, и GOSPA является основной метрикой GOSPA.

Принимая m ≤ n, GOSPA:

$G O S P A = {[\sum_{i = 1}^{m} d_{c}^{p} (x_{i}, y_{π (i)}) + \frac{c^{p}}{α} (n - m)]}^{1 / p}$

где d_{, c} является основанным на сокращении расстоянием и y _{π (i)}, представляет дорожку, присвоенную истине x _i. Основанное на сокращении расстояние d _c задано как:

$d_{c} (x, y) = \min {d_{b} (x, y), c}$

где c является порогом расстояния сокращения и d_{, b} (x, y) является основным расстоянием между дорожкой x и истиной y, вычисленный функцией расстояния. Основанное на сокращении расстояние d _c является меньшим значением d _b и c. α является альфа-параметром.

Переключающийся SC компонента:

$S C = S P \times n_{s}^{1 / p}$

где SP является переключающимся штрафом, и n _s является количеством переключателей. Когда дорожка переключает присвоение от одной истины до другой истины, количество переключения считается как 1. Когда дорожка переключается от присвоенного до неприсвоенного или переключается от неприсвоенного до присвоенного, количество переключения считается как 0,5. Например, как показано в таблице, Дорожки 1 и 2 оба переключенные на различные истины, тогда как Дорожка 3 переключенных от присвоенного до неприсвоенного. Поэтому общее количество переключения 2.5.

Отследите переключающийся сценарий

Предыдущий		Текущий
Дорожки	Истины	Дорожки	Истины
1	3	1	7
2	5	2	3
3	7	3	0

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

$G O S P A = {[l o c^{p} + m i s s^{p} + f a l s e^{p}]}^{1 / p}$

Компонент локализации (loc) вычисляется как:

$l o c = {[\sum_{i = 1}^{h} d_{b}^{p} (x_{i}, y_{π (i)})]}^{1 / p}$

где h является количеством нетривиальных присвоений. Тривиальное присвоение - когда дорожка не присвоена никакой истине. Пропущенный целевой компонент вычисляется как:

$m i s s = \frac{c}{2^{1 / p}} {(n_{m i s s})}^{1 / p}$

где n _miss является количеством пропущенных целей. Ложный компонент дорожки вычисляется как:

$f a l s e = \frac{c}{2^{1 / p}} {(n_{f a l s e})}^{1 / p}$

где n _false является количеством ложных дорожек.

Если m> n, просто обменный m и n в формулировке, чтобы получить метрику GOSPA.

Расширенные возможности

Генерация кода C/C++
Генерация кода C и C++ с помощью Simulink® Coder™.

Введенный в R2021a

Документация

Generalized Optimal Subpattern Assignment Metric

Описание

Порты

Входной параметр

Tracks — Отследите список Simulink® соедините шиной содержащий MATLAB® структура

Truths — Список истин Шина Simulink, содержащая структуру MATLAB

Assignments — Известное присвоение K-by-2 матрица неотрицательных целых чисел

Зависимости

Вывод

GOSPA Metric — Метрика GOSPA включая переключающийся ошибочный компонент неотрицательный действительный скаляр

GOSPA Metric Without Switching — Метрика GOSPA, не переключая ошибочный компонент неотрицательный действительный скаляр

Зависимости

Switching Error — Переключение ошибочного компонента неотрицательный действительный скаляр

Зависимости

Localization Error — Ошибочный компонент локализации неотрицательный действительный скаляр

Зависимости

Missed Target Error — Пропущенный целевой ошибочный компонент неотрицательный действительный скаляр

Зависимости

False Track Error — Ложный компонент дефекта записи неотрицательный действительный скаляр

Зависимости

Параметры

Cutoff distance — Порог для расстояния сокращения между дорожкой и истиной30 (значение по умолчанию) | действительная положительная скалярная величина

Order — Порядок метрики GOSPA2 (значение по умолчанию) | положительное целое число

Alpha — Альфа-параметр метрики GOSPA2 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина в области значений [0, 2]

Distance type — Тип расстояния posnees (значение по умолчанию) | velnees | posabserr | velabserr | custom

Custom distance function — Пользовательская функция расстояния указатель на функцию

Зависимости

Motion model — Желаемая модель движения платформы constvel (значение по умолчанию) | constacc | constturn | singer

Switching penalty — Штраф за переключение присвоения0 (значение по умолчанию) | неотрицательный действительный скаляр

Simulate using — Тип симуляции, чтобы запуститься Interpreted execution (значение по умолчанию) | Code Generation

Assignments — Включите вход присвоения off (значение по умолчанию) | on

GOSPA metric without switching error — Включите метрику GOSPA, не переключая вывод ошибок off (значение по умолчанию) | on

Switching error — Позвольте переключить ошибочный компонент выход off (значение по умолчанию) | on

Localization error — Включите ошибочному компоненту локализации выход off (значение по умолчанию) | on

Missed target error — Включите пропущенному целевому ошибочному компоненту выход off (значение по умолчанию) | on

False track error — Включите ложному компоненту дефекта записи выход off (значение по умолчанию) | on

Track bus — Отследите выбор шины objectTrack (значение по умолчанию) | custom

Truth bus — Выбор шины истины Platform (значение по умолчанию) | Actor | custom

Track extractor function — Отследите функцию экстрактора указатель на функцию

Зависимости

Truth extractor function — Функция экстрактора истины указатель на функцию

Зависимости

Примеры модели

Fusion уровня дорожки данных о радаре и лидаре в Simulink

Отследите цели точки в плотной помехе Используя средство отслеживания GM-PHD в Simulink

Алгоритмы

Метрика GOSPA

Расширенные возможности

Генерация кода C/C++ Генерация кода C и C++ с помощью Simulink® Coder™.

Смотрите также

Документация Sensor Fusion and Tracking Toolbox

Поддержка

`Tracks` — Отследите список
Simulink^® соедините шиной содержащий MATLAB^® структура

`Truths` — Список истин
Шина Simulink, содержащая структуру MATLAB

`Assignments` — Известное присвоение
K-by-2 матрица неотрицательных целых чисел

`GOSPA Metric` — Метрика GOSPA включая переключающийся ошибочный компонент
неотрицательный действительный скаляр

`GOSPA Metric Without Switching` — Метрика GOSPA, не переключая ошибочный компонент
неотрицательный действительный скаляр

`Switching Error` — Переключение ошибочного компонента
неотрицательный действительный скаляр

`Localization Error` — Ошибочный компонент локализации
неотрицательный действительный скаляр

`Missed Target Error` — Пропущенный целевой ошибочный компонент
неотрицательный действительный скаляр

`False Track Error` — Ложный компонент дефекта записи
неотрицательный действительный скаляр

`Cutoff distance` — Порог для расстояния сокращения между дорожкой и истиной
30 (значение по умолчанию) | действительная положительная скалярная величина

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

`Alpha` — Альфа-параметр метрики GOSPA
2 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина в области значений [0, 2]

`Distance type` — Тип расстояния
`posnees` (значение по умолчанию) | `velnees` | `posabserr` | `velabserr` | `custom`

`Custom distance function` — Пользовательская функция расстояния
указатель на функцию

`Motion model` — Желаемая модель движения платформы
`constvel` (значение по умолчанию) | `constacc` | `constturn` | `singer`

`Switching penalty` — Штраф за переключение присвоения
0 (значение по умолчанию) | неотрицательный действительный скаляр

`Simulate using` — Тип симуляции, чтобы запуститься
`Interpreted execution` (значение по умолчанию) | `Code Generation`

`Assignments` — Включите вход присвоения
`off` (значение по умолчанию) | `on`

`GOSPA metric without switching error` — Включите метрику GOSPA, не переключая вывод ошибок
`off` (значение по умолчанию) | `on`

`Switching error` — Позвольте переключить ошибочный компонент выход
`off` (значение по умолчанию) | `on`

`Localization error` — Включите ошибочному компоненту локализации выход
`off` (значение по умолчанию) | `on`

`Missed target error` — Включите пропущенному целевому ошибочному компоненту выход
`off` (значение по умолчанию) | `on`

`False track error` — Включите ложному компоненту дефекта записи выход
`off` (значение по умолчанию) | `on`

`Track bus` — Отследите выбор шины
`objectTrack` (значение по умолчанию) | `custom`

`Truth bus` — Выбор шины истины
`Platform` (значение по умолчанию) | `Actor` | `custom`

`Track extractor function` — Отследите функцию экстрактора
указатель на функцию

`Truth extractor function` — Функция экстрактора истины
указатель на функцию

Генерация кода C/C++
Генерация кода C и C++ с помощью Simulink® Coder™.