Exponenta Banner
exponenta event banner

mvdrweights

Вес светообразователя без искажений минимальной дисперсии (MVDR)

свернуть все на странице

Синтаксис

wt = mvdrwits (поз, анг, cov)
wt = mvdrwits (поз, анг, nqbits)

Описание

пример

wt = mvdrweights(pos,ang,cov) возвращает узкополосные веса формирователя луча без искажений минимальной дисперсии (MVDR) для фазированного массива. При применении к элементам матрицы весы управляют реакцией матрицы датчиков в определенном направлении поступления или наборе направлений. pos аргумент определяет положения датчиков массива. ang аргумент задает азимут и углы отметки нужных направлений отклика. cov - матрица пространственной ковариации датчика между элементами датчика. Выходной аргумент, wt, является матрицей, содержащей веса формирователя луча для каждого датчика и каждого направления. Каждый столбец wt содержит веса для соответствующего направления, указанного в ang. Предполагается, что все элементы в матрице датчиков являются изотропными.

пример

wt = mvdrweights(pos,ang,nqbits) возвращает квантованные узкополосные веса формирователя луча MVDR, когда число битов фазовращателя установлено в nqbits.

Примеры

свернуть все

Открыть сценарий в реальном времени

Создайте 10-элементный массив линий с полуволновым интервалом. Выберите два интересующих направления прибытия - одно на азимуте 30 °, а другое на азимуте 45 °. Предположим, что оба направления находятся на отметке 0 °. Вычислите весовые коэффициенты формирователя луча MVDR для каждого направления. Укажите матрицу пространственной ковариации датчика, которая содержит сигналы, поступающие от -60 ° и 60 °, и шум при - 10 дБ.

Настройте матрицу пространственной ковариации массива и датчика. 

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

Решение для весов формирователя луча MVDR. 

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

Постройте график двух 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')

Figure contains an axes. The axes with title MVDR Array Pattern contains 2 objects of type line. These objects represent 30 deg, 45 deg.

На рисунке показаны графики для каждого направления формирователя луча. Один график имеет ожидаемый максимальный коэффициент усиления при 30 градусах, а другой - при 45 градусах. Нули при -60 и 60 градусах возникают из основного свойства формирователя луча MVDR подавлять мощность во всех направлениях, кроме направления поступления.

Открыть сценарий в реальном времени

Создайте 10-элементный массив линий с полуволновым интервалом. Выберите интересующее направление прибытия - азимут 18,5 ° и отметка 10 °. Вычислите весовые коэффициенты формирователя луча MVDR, а затем вычислите весовые коэффициенты для 3-битового квантования. Укажите матрицу пространственной ковариации датчика, которая содержит сигналы, поступающие от -60 ° и 60 °, и шум при -10 дБ.

Настройте массив и матрицу пространственной ковариации датчика. 

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

Решение для весов формирователя луча MVDR с квантованием и без него. 

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

Постройте график обоих 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

Figure contains an axes. The axes with title Quantized vs Non-quantized Array Patterns contains 2 objects of type line. These objects represent Non-Quantized Weights, Quantized Weights.

Входные аргументы

свернуть все

Положения элементов матрицы датчиков, указанных как вектор 1-by-N, матрица 2-by-N или матрица 3-by-N. В этом векторе или матрице N представляет количество элементов массива. Каждый столбец pos представляет координаты элемента. Единицы положения датчика определяются в терминах длины волны сигнала. Если pos является вектором 1-by-N, то он представляет координату y сенсорных элементов матрицы линий. Предполагается, что координаты x и z равны нулю. Когда pos является 2-by-N матрицей, она представляет (y, z) -координаты сенсорных элементов планарной матрицы. Предполагается, что этот массив лежит в плоскости yz. Предполагается, что координаты x равны нулю. Когдаpos является 3-by-N матрицей, то массив имеет произвольную форму.

Пример: [0,0,0; 0.1,0.4,0.3;1,1,1]

Типы данных: double

Направления формирования луча, указанные как вектор 1-by-M или матрица 2-by-M. В этом векторе или матрице М представляет количество входящих сигналов. Если ang является матрицей 2-by-M, каждый столбец задает направление по азимуту и отметку направления формирования луча как [az;el]. Угловые единицы задаются в градусах. Угол азимута должен лежать между -180 ° и 180 °, а угол места - между -90 ° и 90 °. Азимутальный угол - это угол между осью x и проекцией вектора направления формирования луча на плоскость xy. При измерении от оси X к оси Y угол является положительным. Угол места - это угол между вектором направления формирования луча и плоскостью xy. Он является положительным при измерении по направлению к положительной оси z . Еслиang является вектором 1-by-M, то он представляет собой набор азимутальных углов с углами возвышения, предполагаемыми равными нулю.

Пример: [45;10]

Типы данных: double

Сенсорная пространственная ковариационная матрица, заданная как N-на-N, комплекснозначная матрица. В этой матрице N представляет количество сенсорных элементов.

Пример: [5,0.1;0.1,2]

Типы данных: double
Поддержка комплексного номера: Да

Количество битов, используемых для квантования фазового сдвига в весах формирователя луча или вектора управления, заданных как неотрицательное целое число. Нулевое значение указывает, что квантование не выполняется.

Пример: 5

Выходные аргументы

свернуть все

Весовые коэффициенты формирователя луча возвращены в виде комплексной матрицы N-by-M. В этой матрице N представляет количество сенсорных элементов матрицы, а М представляет количество направлений формирования луча. Каждый столбец wt соответствует направлению формирования луча, указанному в ang.

Подробнее

свернуть все

Реакция без искажения минимальной дисперсии

Весовые коэффициенты формирователя луча MVDR минимизируют общую выходную мощность массива при установке коэффициента усиления в требуемом направлении отклика на единицу (см. Van Trees [1], p. 442). Веса MVDR задаются

w = S − 1 | v0v0HS − 1v0

где v0 - вектор управления, соответствующий требуемому направлению отклика. S - пространственная ковариационная матрица. Ковариационная матрица состоит из дисперсии данных элемента и ковариации данных между элементами датчика. Ковариация содержит вклады всех входящих сигналов и шума.

Ссылки

[1] Деревья фургонов, оптимальная обработка массивов H.L. Нью-Йорк, Нью-Йорк: Wiley-Interscience, 2002.

[2] Джонсон, Дон Х. и Д. Даджеон. Обработка сигналов массива. Энглвуд Клиффс, Нью-Джерси: Прентис Холл, 1993.

[3] Ван Вин, бакалавр и К. М. Бакли. «Формирование луча: универсальный подход к пространственной фильтрации». IEEE ASSP Magazine, т. 5 № 2 стр. 4-24.

Расширенные возможности

.

См. также

| | | |

Представлен в R2013a

Документация по панели инструментов системы поэтапной обработки массивов

Поддержка