Системный объект: поэтапный. FreeSpace
Пакет: поэтапный
Распространите сигнал от одного местоположения до другого
Y = step(SFS,F,origin_pos,dest_pos,origin_vel,dest_vel)
При запуске в R2016b, вместо того, чтобы использовать метод step, чтобы выполнить операцию, заданную Системой object™, можно вызвать объект с аргументами, как будто это была функция. Например, y = step(obj,x) и y = obj(x) выполняют эквивалентные операции.
Y = step(SFS,F,origin_pos,dest_pos,origin_vel,dest_vel)Y сигнала, когда узкополосный F сигнала распространяет в свободном пространстве от положения или положений, заданных в origin_pos к позиции или положениям, заданным в dest_pos. Для неполяризованных сигналов любой аргументы origin_pos или dest_pos могут задать больше чем одну точку. Используя оба аргумента, чтобы задать несколько точек не позволен. Скорость источника сигнала задана в origin_vel, и скорость места назначения сигнала задана в dest_vel. Размерности origin_vel и dest_vel должны согласиться с размерностями origin_pos и dest_pos, соответственно.
Объект выполняет инициализацию в первый раз, когда объект выполняется. Эта инициализация блокирует ненастраиваемые свойства (MATLAB) и входные спецификации, такие как размерности, сложность и тип данных входных данных. Если вы изменяете ненастраиваемое свойство или входную спецификацию, Системный объект выдает ошибку. Чтобы изменить ненастраиваемые свойства или входные параметры, необходимо сначала вызвать метод release, чтобы разблокировать объект.
|
Распространенный сигнал, возвращенный как M - элемент вектор-столбец с комплексным знаком, M-by-N матрица с комплексным знаком или структура MATLAB, содержащая поля с комплексным знаком. Если Если Вывод |
Вычислите амплитуду распространения сигнала в свободном пространстве от радара в (1000,0,0) к цели в (300,200,50). Примите, что и радар и цель являются стационарными. Частота дискретизации составляет 8 000 Гц, в то время как рабочая частота радара составляет 300 МГц. Передайте пять выборок модульного амплитудного сигнала. Скорость распространения сигнала берет значение по умолчанию скорости света. Исследуйте амплитуду сигнала в цели.
fs = 8e3; fop = 3e8; henv = phased.FreeSpace('SampleRate',fs,... 'OperatingFrequency',fop); pos1 = [1000;0;0]; pos2 = [300;200;50]; vel1 = [0;0;0]; vel2 = [0;0;0];
Вычислите полученный сигнал в цели.
x = ones(5,1); y = step(henv,x,... pos1,... pos2,... vel1,... vel2); disp(y)
1.0e-03 * 0.0126 - 0.1061i 0.0129 - 0.1082i 0.0129 - 0.1082i 0.0129 - 0.1082i 0.0129 - 0.1082i
Первая выборка является нулем, потому что сигнал еще не достиг цели.
Вручную вычислите потерю с помощью формулы
R = sqrt( (pos1-pos2)'*(pos1-pos2));
lambda = physconst('Lightspeed')/fop;
L = (4*pi*R/lambda)^2L = 8.4205e+07
Поскольку переданная амплитуда является единицей, квадрат сигнала в цели равняется инверсии потери.
disp(1/abs(y(2))^2)
8.4205e+07
Вычислите результат распространения сигнала в свободном пространстве от радара в (1000,0,0) к цели в (300,200,50). Примите радарные перемещения на уровне 10 м/с вдоль оси X, в то время как цель перемещается в 15 м/с вдоль оси Y. Частота дискретизации составляет 8 000 Гц, в то время как рабочая частота радара составляет 300 МГц. Скорость распространения сигнала берет значение по умолчанию скорости света. Передайте пять выборок модульной амплитуды, сигнализируют и исследуют амплитуду сигнала в цели.
fs = 8000; fop = 3e8; sProp = phased.FreeSpace('SampleRate',fs,... 'OperatingFrequency',fop); pos1 = [1000;0;0]; pos2 = [300;200;50]; vel1 = [10;0;0]; vel2 = [0;15;0]; y = step(sProp,ones(5,1),... pos1,... pos2,... vel1,... vel2); disp(y)
1.0e-03 * 0.0126 - 0.1061i 0.0117 - 0.1083i 0.0105 - 0.1085i 0.0094 - 0.1086i 0.0082 - 0.1087i
Поскольку переданная амплитуда является единицей, квадрат сигнала в цели равняется инверсии потери.
disp(1/abs(y(2))^2)
8.4206e+07
Создайте универсальную линейную матрицу (ULA), состоящую из четырех элементов антенны короткого диполя та поляризация поддержки. Установите ориентацию каждого диполя к z-направлению. Установите рабочую частоту на 300 МГц и интервал элемента массива к 0,4 метрам. В то время как элемент антенны поддерживает поляризацию, необходимо явным образом включить поляризацию в Системном объекте Теплоотвода.
Создайте элемент антенны короткого диполя, массив ULA и Системные объекты теплоотвода. Установите свойство CombineRadiatedSignals на true когерентно комбинировать излученные сигналы от всех антенн и свойства Polarization к 'Combined', чтобы обработать поляризованные волны.
freq = 300e6; nsensors = 4; c = physconst('LightSpeed'); antenna = phased.ShortDipoleAntennaElement('FrequencyRange',[100e6 900e6],... 'AxisDirection','Z'); array = phased.ULA('Element',antenna,... 'NumElements',nsensors,... 'ElementSpacing',0.4); radiator = phased.Radiator('Sensor',array,... 'PropagationSpeed',c,... 'OperatingFrequency',freq,... 'CombineRadiatedSignals',true,... 'Polarization','Combined',... 'WeightsInputPort',true);
Создайте сигнал, который будет излучен. В этом случае сигнал состоит из одного цикла синусоиды на 4 кГц. Установите амплитуду сигнала на единицу. Установите частоту дискретизации на 8 кГц. Выберите исходящие углы 0 азимутов степеней и 20 повышений степеней. поляризация, необходимо установить локальную переменную оси - в этом случае выбранный совпадать с глобальными осями. Установите универсальные веса на элементах массива.
fsig = 4000; fs = 8000; A = 1; t = [0:0.01:2]/fs; signal = A*sin(2*pi*fsig*t'); radiatingAngles = [0;20]; laxes = ones(3,3); y = radiator(signal,radiatingAngles,laxes,[1,1,1,1].'); disp(y)
X: [201x1 double]
Y: [201x1 double]
Z: [201x1 double]
Излученным сигналом является struct, содержащий поляризованное поле.
Используйте Системный объект FreeSpace, чтобы распространить поле от источника до места назначения.
propagator = phased.FreeSpace('PropagationSpeed',c,... 'OperatingFrequency',freq,... 'TwoWayPropagation',false,... 'SampleRate',fs);
Установите источник сигнала, скорость источника сигнала, предупредите о месте назначения и предупредите о целевой скорости.
origin_pos = [0; 0; 0]; dest_pos = [500; 200; 50]; origin_vel = [10; 0; 0]; dest_vel = [0; 15; 0];
Вызовите объект FreeSpace распространить сигналы.
yprop = propagator(y,origin_pos,dest_pos,...
origin_vel,dest_vel);Постройте x-компонент распространенных сигналов.
figure
plot(1000*t,real(yprop.X))
xlabel('Time (millisec)')
Создайте Системный объект FreeSpace, чтобы распространить сигнал от одной точки до нескольких точек на пробеле. Запустите путем определения источника сигнала и трех пунктов назначения, всех в различных областях значений.
Вычислите направляющие углы распространения от источника до целевых местоположений. Источник и место назначения являются стационарными.
pos1 = [0,0,0]'; vel1 = [0,0,0]'; pos2 = [[700;700;100],[1400;1400;200],2*[2100;2100;400]]; vel2 = zeros(size(pos2)); [rngs,radiatingAngles] = rangeangle(pos2,pos1);
Создайте элемент антенны косинуса, массив ULA и Системные объекты Теплоотвода.
fs = 8000; freq = 300e6; nsensors = 4; sAnt = phased.CosineAntennaElement; sArray = phased.ULA('Element',sAnt,'NumElements',nsensors); sRad = phased.Radiator('Sensor',sArray,... 'OperatingFrequency',freq,... 'CombineRadiatedSignals',true,'WeightsInputPort',true);
Создайте сигнал быть одним циклом синусоиды амплитудной и наличия частоты 4 кГц.
fsig = 4000; t = [0:0.01:2]'/fs; signal = sin(2*pi*fsig*t);
Излучите сигналы в целевых направлениях. Примените универсальное взвешивание к массиву.
y = step(sRad,signal,radiatingAngles,[1,1,1,1].');
Распространите сигналы к пунктам назначения.
sFSp = phased.FreeSpace('OperatingFrequency',freq,'SampleRate',fs); yprop = step(sFSp,y,pos1,pos2,vel1,vel2);
Постройте распространенные значения сигнала для каждой области значений.
figure plot(1000*t,abs(yprop(:,1)),1000*t,abs(yprop(:,2)),1000*t,abs(yprop(:,3))) ylabel('Signal Magnitude') xlabel('Time (millisec)')
Когда источник и место назначения являются стационарными друг относительно друга, можно записать выходной сигнал канала свободного пространства как Y(t) = x(t-τ)/Lfsp. Количество τ является задержкой сигнала и Lfsp, является потерей пути свободного пространства. Задержка, которую τ дан R/c, где R является расстоянием распространения и c, является скоростью распространения. Потерей пути свободного пространства дают
где λ является длиной волны сигнала.
Эта формула принимает, что цель находится в далеком поле элемента передачи или массива. В близком поле формула пути свободного пространства потерь не допустима и может привести к потере, меньшей, чем одна, эквивалентная усилению сигнала. Поэтому потеря установлена в единицу для значений области значений, R ≤ λ/4π.
Когда у источника и места назначения есть относительное движение, обработка также вводит Доплеровский сдвиг частоты. Сдвигом частоты является v/λ для одностороннего распространения и 2v/λ для двухстороннего распространения. Количество v является относительной скоростью места назначения относительно источника.
Для получения дальнейшей информации см. [2].
[1] Proakis, J. Цифровая связь. Нью-Йорк: McGraw-Hill, 2001.
[2] Skolnik, M. Введение в радиолокационные системы, 3-го Эда. Нью-Йорк: McGraw-Hill, 2001.