PreScan传感器(二)——TIS传感器
TIS传感器可直接输出检测到目标物。
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目录
1. 简介
2.TIS传感器的配置
(1) Basic Tab
(2) System Tab
(3) ORM Assignment Tab
(4) Draft Tab & Noise Tab
(5) AdvanceTab
3. TIS传感器在Simulink中的表示
4. TIS传感器与AIR传感器的区别
1. 简介
TIS(Technology independent sensor)传感器是一种通用的active scanning sensor,而不受特定技术(如radar, lidar or laser scanner)束缚。TIS传感器可帮助使用和理解其他active scanning传感器,是因为TIS传感器有较强的场景离散化,任何active scanning设备离散化有两种方式:
空间上,由于照射目标的光束数量有限,导致灰色区域”无法检测目标(除非发生多径反射,这是TIS无法处理的);
时间上,由于照明和检测目标的持续时间有效。
(a) range,azimuth and elevation的定义 (b)ORM显示角度的定义
图2 输出参数的具体解释
2.TIS传感器的配置
(1) Basic Tab
光束配置:数量和方位角;
图3 Basic设置页面
1) 扫描模式:主要有line scan, 'Z'scan和Matrix scan
具体内容见PreScan传感器(零)——通用配置
2) 扫描参数:
- Field of VIew(FoV) in Azimuth and Elevation:从最终左光束的外边缘到右光束的外边缘的角度(不是从中心计算的),azimuth的可输入范围0~360度,elevation的范围值是0~180度。
- Number of Beams in Azimuth and Elevation:FoV中光束的个数,所有光束的中心线将根据FoV和光束数等距间隔。
- Horizontal/vertical scan:用户可定义的扫描方向。
- Capture frequency FoV:执行速率。
- 每个光束的最终扫描频率信息:根据所选的扫描模式,方位角和仰角中的光束数以及所需的捕获频率来计算。
3) 光束特定设置:
- 光束范围:所有光束的有效范围,可在“Advanced tab”中设置光束方向指定范围。可输入的范围从最小检测范围(默认0.5m,可在Experiment->General Settings->Sensors更改)到1000m.
- 光束类型:
a) pyramid beam,基于最邻近距离来检测;
b) cone beam,基于最邻近距离来检测;
c) elliptical cone,基于嘴里案件距离来检测;
d) pencil beam,基于被照亮的单个点。
如图4,当障碍物(蓝色)放在TIS传感器面前时,它会给各个光束的读数留下印象,黑色菱形表示每个选定光束类型检索道的范围和角度信息的点。默认情况下,选择pencil beam.
图4 beam类型图示
- 光束(azimuth方向上的宽度)和光束(elevation方向上的高度)表示单个光束的有效FoV,单位为度。输入范围从0~FoV的门限值。
- 相干系统:可得到一个额外的输出,表示多普勒速度(m/s),当光束击中移动目标时,此功能可模拟多普勒效应。
(2) System Tab
- 最大目标检测数:单光束至少可检测一个目标,最大值为100;
- 首先报告最近目标物体:若勾选,则会根据目标与传感器的距离进行排序,
- 系统分辨率:分辨率单元是空间中在任何一瞬间对TIS接收到的回波做出贡献的体积,在单个分辨率单元中,所有检测到的目标都聚集到一个量化读数中。分辨单元存在于距离方向,azimuth角和elevation角中。
注意:最大目标检测数目为灰色,不允许修改,此处不能修改是因为beam type为‘pencil’。
(3) ORM Assignment Tab
ORM(对象响应模型),将目标与TIS配置联系起来。如图5所示,最上层一行是实验中所用车辆,最左侧一列是所用TIS传感器。第一辆车Toyata Yaris有两个不同的ORM模型,一个是TIS1得到的,一个是TIS2检测到的。第二辆车Mazda RX8有三个不同的ORM模型;第三辆车没有TIS可检测到,可被指定为默认的ORM模型;老房子有一个TIS4 ORM,但是不存在TIS4,因此任何TIS传感器都无法检测到。
关于将ORM分配到车辆:每个目标(或车辆)都有一个对话框,通过“传感器属性”选项可进行分配,默认情况下,对象的默认ORM始终存在,可将其替换为所需要的模型。
(4) Draft Tab & Noise Tab
Drift:是由于安装松动、振动或环境温度等因素,传感器的位置发生了变化。所有beam发生了偏移,导致方位角和仰角读数的偏移。目标的局部入射角(及ORM值)会产生影响。
Noise:检测器接收到目标信号流的波动和外部因素的增加而造成的,噪声源是可以随即提供的。在测量每个beam的方位角、仰角或距离时,会以任何随机或周期性的非数据信号形式出现。
在Drift tab中,可选择零均值高斯和单向漂移类型,不必输入高斯draft的均值,因为它与每个光束的位置一致;在Noise tab中,可输入类似的信号。
两者的区别在于:
Noise tab可以定义哪个噪声量分配给start of the illumination path('x%'),另一部分分配给start of the reflection path('100-x%')。
start of the illumination path的噪声是beam中的几何噪声,会影响beam的方向;end of the illumination path的噪声是测量噪声,应用于测量数据。
相同的drift可用于所有beams(相关);noise应用在不同beams且不相关。
此外,噪声叠加的方式可进行选择,相加或相乘。
相加 | value=nominal value + n |
相乘 | value=nominal value *(1+n) |
其中,噪声项n是标准差为s的零均值高斯分布值。
(5) AdvanceTab
会覆盖掉Basic Tab中的配置,需要选中“beam wise”复选框,来自定义添加或删除光束。
3. TIS传感器在Simulink中的表示
根据用户选择,TIS传感器每个光束的输出目标上限是100个。
signal name | Description | Note | signal name | Description | Note |
---|---|---|---|---|---|
Beam ID(-) |
当前仿真时间步长beam的ID号 0表示无检测 |
DropplerVelocity TranslationX/Y/Z(m/s) | 速度的平移分量,分解到X,Y,Z方向上 | 1,3 | |
Range(m) | 检测到的目标距离(障碍物-自车) | DropplerVelocity Rotation X/Y/Z(m/s) | 速度的旋转分量,分解到X,Y,Z方向上 | 1,3 | |
DopplerVelocity(m/s) | 相对于传感器,目标点沿传感器与目标点光线的速度(障碍物-自车) | 1 | DropplerVelocity X/Y/Z(m/s) | DopplerVelocity分解到XYZ方向上 | 1,3 |
Theta(deg) | detected target在传感器坐标系中的Azimuth角(障碍物-自车) | Alpha(deg) | 传感器在target object上的方位入射角 | 2 | |
Phi(deg) | detected target在传感器坐标系中的Elevation角 | Beta(deg) | 传感器在target object上的elevation入射角 | 2 | |
TargetID(-) | detected target的ID号 | TargetTypeID(-) | detected object的类型ID | 3 | |
EnergyLoss(dB) | 接收功率/发射功率的比 | 2 | TIS Data(-) | Bus信号包含所有输出 |
Note 1:传感器是“Coherent System”才可用
Note 2:传感器有“ORM Ports”使能才可用
Note 3:仅作为TIS数据信号的一部分使用
4. TIS传感器与AIR传感器的区别
(1) AIR检测bounding box的信息;
(2) TIS考虑目标遮挡。
图2 TIS传感器检测目标物
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