Exponenta Banner
exponenta event banner

mvdrweights

Веса формирователя луча минимального отклонения ответа без искажений (MVDR)

свернуть все на странице

Синтаксис

wt = mvdrweights(pos,ang,cov)
wt = mvdrweights(pos,ang,nqbits)

Описание

пример

wt = mvdrweights(pos,ang,cov) возвращает узкополосные веса формирователя луча минимального отклонения ответа без искажений (MVDR) для поэтапного массива. Когда применено элементы массива, веса регулируют ответ сенсорной матрицы в определенном направлении прибытия или наборе направлений. Аргумент pos задает положения датчика массива. Аргумент ang задает азимут и углы повышения желаемых направлений ответа. cov является датчиком пространственная ковариационная матрица между элементами датчика. Выходным аргументом, wt, является матрица, содержит веса формирователя луча для каждого датчика и каждого направления. Каждый столбец wt содержит веса для соответствующего направления, заданного в ang. Все элементы в сенсорной матрице приняты, чтобы быть изотропными.

пример

wt = mvdrweights(pos,ang,nqbits) возвращает квантованные узкополосные веса формирователя луча MVDR, когда номер битов фазовращателя определяется к nqbits.

Примеры

свернуть все

Скрипт Open Live Script

Создайте половину с 10 элементами распределенного массива строки длины волны. Выберите два направления прибытия интереса - один в азимуте на 30 ° и другом в азимуте на 45 °. Примите, что оба направления при повышении на 0 °. Вычислите веса формирователя луча MVDR для каждого направления. Задайте датчик пространственная ковариационная матрица, которая содержит сигналы, прибывающие от-60 ° и 60 ° и шум на уровне-10 дБ.

Настройте массив и датчик пространственная ковариационная матрица. 

N = 10;
d = 0.5;
elementPos = (0:N-1)*d;
Sn  = sensorcov(elementPos,[-60 60],db2pow(-10));

Решите для весов формирователя луча MVDR. 

w = mvdrweights(elementPos,[30 45],Sn);

Постройте два шаблона массивов MVDR. 

plotangl = -90:90;
vv = steervec(elementPos,plotangl);
plot(plotangl,mag2db(abs(w'*vv)))
grid on
xlabel('Azimuth Angle (degrees)');
ylabel('Normalized Power (dB)');
legend('30 deg','45 deg');
title('MVDR Array Pattern')

Данные показывают графики для каждого направления формирователя луча. Один график имеет ожидаемое максимальное усиление в 30 градусах и другой в 45 градусах. Пустые указатели в-60 и 60 градусах являются результатом основного свойства формирователя луча MVDR подавления степени во всех направлениях за исключением направления прибытия.

Скрипт Open Live Script

Создайте половину с 10 элементами распределенного массива строки длины волны. Выберите направление прибытия интереса быть азимутом на 18,5 ° и повышением на 10 °. Вычислите веса формирователя луча MVDR и затем вычислите веса для 3-битного квантования. Задайте датчик пространственная ковариационная матрица, которая содержит сигналы, прибывающие от-60 ° и 60 ° и шум на уровне-10 дБ.

Настройте массив и датчик пространственная ковариационная матрица. 

N = 10;
d = 0.5;
elementPos = (0:N-1)*d;
SN  = sensorcov(elementPos,[-60 60],db2pow(-10));

Решите для весов формирователя луча MVDR с и без квантования. 

w = mvdrweights(elementPos,[18.5;10],SN);
wq = mvdrweights(elementPos,[18.5;10],SN,3);

Постройте обоих шаблоны массивов MVDR. 

plotangl = -90:90;
vv = steervec(elementPos,plotangl);
plot(plotangl,mag2db(abs(w'*vv)))
hold on
plot(plotangl,mag2db(abs(wq'*vv)))
grid on
xlabel('Azimuth Angle (degrees)')
ylabel('Normalized Power (dB)')
legend('Non-Quantized Weights','Quantized Weights','Location','SouthWest');
title('Quantized vs Non-quantized Array Patterns')
hold off

Входные параметры

свернуть все

Положения элементов сенсорной матрицы, заданной как 1 N вектором, 2 N матрицей или 3 N матрицей. В этом векторе или матрице, N представляет число элементов массива. Каждый столбец pos представляет координаты элемента. Вы задаете модули положения датчика с точки зрения длины волны сигнала. Если pos является 1 N вектором, то это представляет y - координата элементов датчика массива строки. x и z - координаты приняты, чтобы быть нулем. Когда pos является 2 N матрицей, он представляет (y,z) - координаты элементов датчика плоского массива. Этот массив принят, чтобы лечь в yz - плоскость. x - координаты приняты, чтобы быть нулем. Когда pos является 3 N матрицей, затем массив имеет произвольную форму.

Пример: [0,0,0; 0.1,0.4,0.3;1,1,1]

Типы данных: double

Направления Beamforming, заданные как 1 M вектором или 2 M матрицей. В этом векторе или матрице, M представляет количество входящих сигналов. Если ang является 2 M матрицей, каждый столбец задает направление в азимуте и повышении beamforming направления как [az;el]. Угловые модули заданы в градусах. Угол азимута должен находиться между-180 ° и 180 °, и угол повышения должен находиться между-90 ° и 90 °. Угол азимута является углом между x - ось и проекцией beamforming вектора направления на плоскость xy. Угол положителен, когда измерено от x - оси к y - ось. Угол повышения является углом между beamforming вектором направления и xy - плоскость. Это положительно, когда измерено к положительной оси z. Если ang является 1 M вектором, то это представляет набор углов азимута с углами повышения, принятыми, чтобы быть нулем.

Пример: [45;10]

Типы данных: double

Датчик пространственная ковариационная матрица, заданная как N-by-N, матрица с комплексным знаком. В этой матрице N представляет количество элементов датчика.

Пример: [5,0.1;0.1,2]

Типы данных: double
Поддержка комплексного числа: Да

Количество битов, используемых, чтобы квантовать фазу, переключает формирователь луча на нижний регистр или регулирующий векторные веса, заданные как неотрицательное целое число. Значение нуля указывает, что никакое квантование не выполняется.

Пример 5

Выходные аргументы

свернуть все

Веса формирователя луча, возвращенные как с комплексным знаком, N-by-M матрица. В этой матрице N представляет количество элементов датчика массива, в то время как M представляет количество beamforming направлений. Каждый столбец wt соответствует beamforming направлению, заданному в ang.

Больше о

свернуть все

Минимальное отклонение ответ без искажений

Веса формирователя луча MVDR минимизируют общую выходную мощность массивов при установке усиления в желаемом направлении ответа к единице (см. Деревья Фургона [1], p. 442). Весами MVDR дают

w=S−1|v0v0HS−1v0

где v0 держащийся вектор, соответствующий желаемому направлению ответа. S является пространственной ковариационной матрицей. Ковариационная матрица состоит из отклонений данных об элементе и ковариаций данных между элементами датчика. Ковариация содержит вклады от всех входящих сигналов и шума.

Ссылки

[1] Деревья фургона, H.L. Оптимальная обработка матриц. Нью-Йорк, Нью-Йорк: Wiley-межнаука, 2002.

[2] Джонсон, Дон Х. и D. Обида. Обработка сигналов массивов. Englewood Cliffs, NJ: Prentice Hall, 1993.

[3] Ван Вин, Б.Д. и К. М. Бакли. “Beamforming: универсальный подход к пространственной фильтрации”. IEEE Журнал ASSP, стр Издания 5 № 2 4–24.

Расширенные возможности

Смотрите также

| | | |

Введенный в R2013a

Документация Phased Array System Toolbox
Поддержка