传感器融合和跟踪工具箱

传感器融合和跟踪工具箱

设计、模拟和测试多传感器跟踪和定位系统

开始:

监视系统的跟踪

利用安装在固定和移动平台上的主动和被动传感器的数据跟踪监视区域的目标。

空域监视

使用主动和被动传感器(如雷达、ADS-B和EO/IR传感器)的数据跟踪多个目标。定制跟踪器来处理机动对象。

雷达系统跟踪飞机飞行路线。

以地球为中心的场景跟踪飞机。

空间监视

利用雷达传感器的数据跟踪多个星载物体,生成空间态势感知。你可以配置跟踪器使用开普勒运动模型或其他轨道模型。

跟踪绕地球运行的空间碎片的雷达系统。

用开普勒运动模型跟踪空间碎片。

地面和海上监视

使用高分辨率雷达和激光雷达传感器跟踪地面和海上应用中的扩展对象。

自主系统的跟踪

通过使用相机、雷达和激光雷达数据跟踪扩展对象,改进自动驾驶汽车的感知系统。融合点云、探测和来自多个传感器的跟踪,以估计这些对象的位置、运动学、范围和方向。

单一传感器跟踪

建模和模拟多目标跟踪器,以执行智能传感器所需的处理。这包括将原始数据转换为对象跟踪列表。

使用由激光雷达点云生成的3D边界框跟踪对象。

集中式融合

使用集中式跟踪器跟踪扩展对象,该跟踪器融合了来自多个传感器和传感器模式的数据。使用概率假设密度(PHD)跟踪器来估计运动物体的运动学,以及物体的尺寸和方向。对于复杂的城市环境,实现基于随机有限集(RFS)网格的跟踪器来跟踪每个网格单元的占用情况及其运动学。

在城市行车场景中使用动态占用网格图。

Track-Level融合

从多个跟踪源引信跟踪,以提供更全面的环境估计。在带宽受限的系统和使用谣言控制来消除陈旧结果的系统中,评估履带到履带融合架构。

跟踪级融合激光雷达和雷达传感器。

多目标跟踪

集成和配置卡尔曼和粒子过滤器,数据关联算法和多传感器多目标跟踪器。对跟踪的对象保持单一或多个假设。

估计过滤器和数据关联

使用丰富的估计滤波器库估计对象状态,包括线性和非线性卡尔曼滤波器、多模型滤波器和粒子滤波器。找出二维分配问题或S-D分配问题的最佳或k最佳解。将检测分配给检测,将检测分配给轨迹,或将轨迹分配给轨迹。

多个传感器跟踪单一目标,因为它在覆盖范围内移动。

非高斯滤波器的距离跟踪。

多目标跟踪器

将估计过滤器、分配算法和跟踪管理逻辑集成到多目标跟踪器中,将检测融合到跟踪中。将传感器数据转换为检测格式,并在简单的场景中使用全局最近邻(GNN)跟踪器。轻松切换到联合概率数据关联跟踪器(JPDA)、多假设跟踪器(MHT)或PHD跟踪器,以应对具有挑战性的场景,如跟踪测量存在歧义的紧密间隔目标。

跟踪测量存在歧义的紧密间隔的目标。

扩展对象和基于网格的跟踪器

使用PHD跟踪器跟踪扩展对象的运动学、大小和方向。利用激光雷达和雷达点云等高分辨率传感器数据,使用基于网格的RFS跟踪器进行跟踪,以估计复杂城市环境中网格单元的动态特性。

扩展的目标跟踪与大小和方向估计。

集中和分散跟踪

构建集中和分散的跟踪架构,在通信带宽限制内融合传感器报告。使用不同的方法进行状态和状态协方差融合。

Track-Level融合

由跟踪传感器或其他航迹到航迹融合对象生成的融合航迹。在带宽受限的系统中设计分散的跟踪系统。减少谣言传播,消除陈旧的跟踪结果。

融合体系结构

探索跟踪器架构,并评估在轨迹到轨迹融合、中央级跟踪或混合跟踪架构之间的设计权衡。使用静态(检测)融合来结合来自仅角度和仅距离传感器的检测,如IR, ESM或双基地雷达。

采用仅角度检测的分布式同步无源传感器来跟踪多个目标。

使用分布式同步无源传感器跟踪。

跟踪场景模拟

生成传感器报告以测试跟踪系统。定义多平台场景,并使用基于路径点和基于运动学的轨迹为每个平台生成运动轮廓。将传感器模型和签名附加到每个平台上,并统计模拟它们的报告。在蒙特卡洛模拟中使用模拟地面真相来验证和验证跟踪系统。

物体轨迹和姿态生成

与跟踪场景设计器应用程序交互定义场景,并生成定义和转换不同参考系中对象的真实位置、速度和方向的MATLAB脚本。

主动和被动传感器模型

模拟主动传感器(包括雷达、声纳和激光雷达),以生成对目标的探测。模拟跨越方位角、仰角或两者的机械和电子扫描。模型雷达预警接收器(RWR)、电子支撑测量(ESM)、被动声纳和红外传感器,以生成仅用于跟踪场景的角度探测。模型多静电雷达和声纳系统与发射器和传感器。

蒙特卡罗模拟

使用不同的随机噪声值执行蒙特卡洛模拟。扰动地面真值和传感器配置,以增加测试的鲁棒性。

扰动轨迹和传感器以生成测试数据。

跟踪平台本地化

执行IMU、GPS和高度计传感器融合,以确定随着时间的推移的方向和位置,并启用移动平台跟踪。利用针对不同传感器配置、输出要求和运动约束进行优化的算法,估算惯性导航系统(INS)随时间的方向和位置。

INS传感器模型

模型惯性测量单元(IMU), GPS,高度计和INS传感器。调整环境参数,例如模型的温度和噪声特性,以模拟真实环境。

IMU和GPS传感器为开发和测试惯性融合算法生成数据。

模拟IMU和GPS传感器以测试惯性融合算法。

定位估计

熔断器加速计和磁强计读数模拟电子罗盘(eCompass)。融合加速度计、陀螺仪和磁强计读数与姿态和航向参考系统(AHRS)滤波器,以估计方向。

利用融合惯性传感器估计平台的方向。

姿态估计

利用惯性传感器和GPS估计有和没有非完整航向约束的姿态。在没有GPS的情况下,通过融合惯性传感器与高度计或视觉里程计来确定姿态。

在没有gps的环境中使用视觉惯性里程计定位自驾车。

使用融合IMU和相机数据的视觉惯性里程计。

可视化和分析

根据地面事实分析和评估跟踪系统的性能。

场景可视化

绘制物体的方向和速度、地面真实轨迹、传感器测量和3D轨迹。情节检测和跟踪不确定性。用历史轨迹可视化轨迹id。

多平台场景下三个传感器和多个目标的检测。

多平台场景的戏剧情节。

传感器和跟踪指标

生成音轨建立、维护和删除指标,包括音轨长度、音轨中断和音轨ID交换。用位置、速度、加速度和偏航率均方根误差(RMSE)或平均归一化估计误差平方(ANEES)来估计跟踪精度。使用集成的OSPA和GOSPA指标在单个分数中总结性能。利用艾伦方差分析惯性传感器噪声。

综合跟踪指标评估跟踪器性能与地面真相。

调谐过滤器和跟踪器

优化多目标跟踪器的参数,如分配阈值、过滤器初始化函数、确认和删除阈值,以实现性能最大化。比较跟踪器和跟踪器配置之间的结果。自动调优INS滤波器以优化噪声参数。

用GM-PHD跟踪器跟踪密集杂波中的点目标。

算法加速和代码生成

通过应用粗门控、生成C/ c++和MEX代码或使用工人池来加速模拟。

代码生成

生成C/ c++和MEX代码,用于模拟加速或桌面原型的使用MATLAB编码器™。应用成本计算阈值以减少用于计算分配成本的时间。

用生成的代码跟踪数千个目标,以获得最快的模拟时间。

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