Направление прибытия с Beamscan и MVDR
В этом примере показано, как использовать beamscan и методы минимального отклонения ответа без искажений (MVDR) для оценки направления прибытия (DOA) Simulink®. Это основано на Направлении MATLAB® в качестве примера Оценки Прибытия с Beamscan, MVDR и MUSIC.
Доступные реализации в качестве примера
Этот пример включает две модели Simulink®:
Beamscan и MVDR Direction Оценки Прибытия на ULA: slexBeamscanMVDRDOAExample.slx
Beamscan и MVDR Direction Оценки Прибытия на URA: slex2DBeamscanMVDRDOAExample.slx
Beamscan и MVDR Direction оценки прибытия на ULA
Этот пример симулирует прием двух узкополосных инцидентных сигналов на однородно линейной антенной решетке с 10 элементами (ULA). Оба источника сигнала расположены при 0 вертикальных изменениях степеней. Один источник сигнала перемещается от 30 азимутов степеней до 50 градусов и назад. Другой источник сигнала, с 3 дБ меньше степени, перемещается в противоположное направление. После симуляции приема сигналов и добавления шума, вычисляются beamscan и спектры MVDR. Поскольку ULA симметричен вокруг своей оси, алгоритм DOA не может исключительно определить азимут и вертикальное изменение. Поэтому результаты, возвращенные этими средствами оценки DOA, в форме поперечных углов. В этом примере, потому что вертикальное изменение источников в 0 градусах и области сканирования, между-90 до 90 градусов, разворот и углы азимута являются тем же самым.
Модель состоит из симуляции сигнала, сопровождаемой обработкой DOA. Блоки, используемые в модели:
Симуляция сигнала
Random Source- Блоки пометилиSignal1иSignal2сгенерируйте Гауссовы векторы, чтобы симулировать переданную степень узкополосных плоских волн. Сигналы буферизуются на 300 выборках на систему координат.Concatenate- Конкатенации выходных параметровRandom Sourceблоки в 2 матрицы столбца.Signal directions-Signal From Workspaceблокируйте чтения из рабочей области, направления прибытия в градусах каждого сигнализирует. Блок выводит вектор 2 углов, однажды на систему координат.Narrowband Rx Array- Симулирует сигналы, полученные в ULA. Первый вход с этим блоком является матрицей с 2 столбцами. Каждый столбец соответствует одной из полученных плоских волн. Второй вход (Угол) является вектором с 2 элементами, который задает инцидентное направление в антенной решетке соответствующих плоских волн. Настройка антенной решетки содержится в переменной рабочей области MATLAB®, созданной скриптом помощника. Эта переменная используется вSensor Arrayвкладка диалогового окна. Используя переменную облегчает совместно использовать настройку антенной решетки через несколько блоков.
Receiver Preamp- Добавляет тепловой шум к полученному сигналу.
Обработка DOA
ULA MVDR Spectrum- Вычисляет пространственный спектр входящих узкополосных сигналов с помощью алгоритма MVDR. Этот блок также вычисляет направление прибытия входящих сигналов.
ULA Beamscan Spectrum- Вычисляет пространственный спектр входящих узкополосных сигналов путем сканирования области с помощью узкополосного обычного формирователя луча. Этот блок также вычисляет направление прибытия входящих сигналов.
Исследование примера
Несколько диалоговых параметров модели вычисляются функцией помощника helperslexBeamscanMVDRDOAParam. Чтобы открыть функцию из модели, нажмите на Modify Simulation Parameters блок. Эта функция выполняется однажды, когда модель загружается. Это экспортирует в рабочую область структуру, на поля которой ссылаются диалоговые окна. Чтобы изменить любые параметры, или измените значения в структуре в командной строке или отредактируйте функцию помощника и повторно выполните его, чтобы обновить структуру параметра.
Результаты и отображения
beamscan спектр обновляется, когда источники двигают друг друга. Спектр показывает два широких peaks с различными величинами, перемещающимися в противоположные направления.
Когда источники являются приблизительно 10 градусами независимо, слияние peaks и DOA сигналов ясно не отличают. Расчетный DOA начнет дрейфовать от фактических значений, как показано в отображениях. Когда два сигнала прибывают от направлений, разделенных меньше, чем ширина луча, их DOA не может быть разрешен точно с помощью beamscan метода.
Спектр MVDR, с другой стороны, имеет более высокое разрешение. Peaks в спектре является более узким и может быть отличен, даже когда источники очень друг близко к другу. Алгоритм MVDR очень чувствителен к местоположениям источников. Это пытается отфильтровать сигналы, которые не расположены точно в одном из углов сканирования, заданных на ULA MVDR Spectrum блок. Peaks является самым большим, когда источники расположены в одном из заданных углов сканирования. Они будут пульсировать, когда источники перемещаются от одного из заданных углов сканирования другому.
Beamscan и MVDR Direction оценки прибытия на URA
Этот пример заменяет настройку ULA предыдущего примера с 10 5 однородно прямоугольными антенными решетками (URA). Один источник сигнала перемещается от 30 азимутов степеней, 10 вертикальных изменений степеней к 50 азимутам степеней,-5 вертикальных изменений степеней. Другой источник сигнала, с 3 дБ меньше степени, перемещается в противоположное направление. Прямоугольные массивы позволяют средствам оценки DOA определять и азимут и вертикальное изменение. Матричные средства просмотра используются вместо векторных осциллографов, чтобы визуализировать 2 размерных пространственных спектра. Все остальное похоже на предыдущий пример.
Исследование примера
Функция помощника, используемая в этом примере, является helperslex2DBeamscanMVDRDOAParam. Чтобы открыть функцию из модели, нажмите на Modify Simulation Parameters блок.
Результаты и отображения
Результаты похожи на предыдущий пример. beamscan спектр обновляется, когда источники двигают друг друга. Спектр показывает два широких peaks с различными величинами, перемещающимися в противоположные направления.
Когда источники являются приблизительно 10 градусами независимо, слияние peaks и DOA сигналов ясно не отличают.
Здесь спектр MVDR может все еще отличить оба peaks.
