Sensor Fusion and Tracking Toolbox

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Sensor Fusion and Tracking Toolbox

Diseño y simulación de sistemas de seguimiento y navegación multisensor

 

Sensor Fusion and Tracking Toolbox incluye algoritmos y herramientas para diseñar, simular y analizar sistemas que fusionan datos de varios sensores a fin de mantener la percepción de la posición, la orientación y la situación. Los ejemplos de referencia proporcionan un punto de partida para implementar componentes de sistemas de vigilancia, navegación y autónomos aéreos, terrestres, marítimos y submarinos.

Esta toolbox incluye seguidores multiobjeto, filtros de fusión de sensores, modelos de sensores y movimiento, y algoritmos de asociación de datos que permiten evaluar las arquitecturas de fusión mediante datos reales y sintéticos. Con Sensor Fusion and Tracking Toolbox podrá importar y definir escenarios y trayectorias, transmitir señales en streaming y generar datos sintéticos para sensores activos y pasivos, incluidos los sensores RF, acústicos, EO/IR y GPS/IMU. También es posible evaluar la precisión y el rendimiento del sistema con pruebas de referencia estándar, métricas y gráficos animados.

Para la aceleración de las simulaciones o el prototipado, la toolbox admite la generación de código C. 

Generación de trayectorias y escenarios

Genere trayectorias y escenarios de validación basados en waypoints y en la velocidad. Modele plataformas y objetivos para escenarios de seguimiento.

Generación de poses de objetos

Defina y convierta la posición, la velocidad y la orientación real de los objetos en distintos marcos de referencia.

Pose de objeto.

Creación de escenarios de seguimiento

Modele plataformas tales como aeronaves, vehículos terrestres o embarcaciones. Las plataformas pueden incluir sensores y proporcionar fuentes de señales o reflejar señales. Las plataformas pueden estar inmóviles o en movimiento, incluir sensores y emisores, y contener firmas dependientes del aspecto que reflejen señales. 

Generación de detecciones de radar multiplataforma.

Rotaciones, orientación y cuaterniones

Represente la orientación y rotación mediante cuaterniones, ángulos de Euler, matrices de rotación y vectores de rotación. Defina la orientación del sensor con respecto a la estructura. 

Rotaciones, orientaciones y cuaterniones. 

Modelos de sensores

Simule mediciones de IMU (acelerómetro, giroscopio, magnetómetro), receptores de GPS, radar, sonar e IR en distintas condiciones medioambientales.

Sensores inerciales y GPS

Modele IMU (unidades de medición inerciales), GPS (sistemas de posicionamiento global) e INS (sistemas de navegación inercial). Ajuste parámetros medioambientales tales como la temperatura y las propiedades de ruido de los modelos para imitar entornos del mundo real.

Modelo de IMU y GPS.

Sensores activos

Modele sensores y emisores de radar y sonar para generar detecciones de objetivos. Simule escaneos mecánicos y electrónicos en acimut, elevación o ambos.

Configuración de modos de escaneo de radar.

Sensores pasivos

Modele sensores RWR (receptor de advertencia de radar), ESM (medida de soporte electrónico), sonar pasivo e infrarrojos a fin de generar detecciones solo de ángulo para su uso en escenarios de seguimiento. Defina emisores y propiedades de canal para modelar las interferencias.

Localización pasiva mediante un único sensor.

Fusión de sensores inerciales

Estime la orientación y la posición a lo largo del tiempo con algoritmos optimizados para diferentes configuraciones de sensores, requisitos de salida y restricciones de movimiento.

Estimación de la orientación

Fusione las lecturas de acelerómetros y magnetómetros para simular una brújula electrónica (eCompass). Fusione las lecturas de acelerómetros, giroscopios y magnetómetros con un filtro de sistema de referencia de actitud y rumbo (AHRS).

Orientación mediante la fusión de sensores inerciales.

Estimación de poses

Estime poses con y sin restricciones de rumbo no holonómicas mediante sensores inerciales y GPS. Determine la pose sin GPS mediante la fusión de sensores inerciales con altímetros u odometría visual.

Odometría inercial visual.

Filtros de estimación

Utilice filtros de Kalman, partículas y modelo múltiple para diferentes modelos de movimiento y medición.

Filtros para el seguimiento de objetos

Estime los estados de los objetos mediante filtros de Kalman "unscented", extendidos y lineales para modelos de medición y movimiento lineales y no lineales. Utilice filtros de partículas y suma gaussiana para la estimación de estados no gaussiana y no lineal, incluido el seguimiento con mediciones solo de ángulo o solo de rango. Mejore el seguimiento de los objetivos en movimiento con filtros de modelo múltiple interactuante (IMM).

Filtros para el seguimiento de objetos.

Modelos de movimiento y medición

Configure filtros de seguimiento con velocidad constante, aceleración constante, giro constante y modelos de movimiento personalizados en sistemas de coordenadas cartesianas, además de sistemas de coordenadas esféricas y esféricas modificadas. Defina modelos de posición y velocidad, ángulo de rango, solo ángulo o medición personalizada.

Modelos de movimiento.

Seguimiento de varios objetos

Cree seguidores multiobjeto que fusionen la información de diversos sensores. Mantenga una o varias hipótesis sobre los objetos seguidos.

Seguidores

Integre filtros de estimación, algoritmos de asignación y lógica de gestión del seguimiento en seguidores multiobjeto a fin de fusionar las detecciones en los seguimientos. Utilice un seguidor de varias hipótesis (MHT) en escenarios difíciles tales como el seguimiento de objetivos muy cercanos con ambigüedad.

Seguidores de varios objetos.

Asignación de seguimientos

Encuentre las soluciones óptimas o k-óptimas al problema de asignación del vecino más próximo global (GNN). Resuelva el problema de asignación S-D. Asigne detecciones a seguimientos, o bien seguimientos a seguimientos. Confirme y elimine seguimientos en función del historial de seguimientos reciente o de la calificación de seguimiento.

Gestión de seguimientos y asociación de datos.

Fusión de detecciones de seguimiento

Fusione el estado y la covarianza de estado. Fusione estadísticamente detecciones síncronas, incluida la triangulación de detecciones de ángulo de sensores pasivos.

Seguimiento mediante sensores pasivos síncronos distribuidos.

Visualización y analítica

Analice y compare el rendimiento de los filtros inerciales y los sistemas de seguimiento de varios objetos.

Visualizaciones de escenarios

Represente gráficamente la orientación y la velocidad de los objetos, las trayectorias de validación, las mediciones de sensores y los seguimientos en 3D. Represente gráficamente incertidumbres de detección y seguimiento. Visualice el ID de seguimiento con rastros de historial.

Representación gráfica teatral.

Métricas de sensores y seguimientos

Genere métricas de establecimiento, mantenimiento y eliminación de seguimientos, tales como longitud de seguimiento, interrupciones de seguimiento e intercambios de ID de seguimiento. Estime la precisión del seguimiento mediante posición, velocidad, aceleración y raíz del error cuadrático medio (RMSE) de velocidad de giro, junto con el error al cuadrado de estimación normalizado promedio (ANEES). Analice el ruido de un sensor inercial mediante la varianza de Allan.

Métricas de seguimiento.

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