lcmvweights

Узкополосная линейно-ограниченное минимальное отклонение (LCMV) весов формирования луча

Свернуть все на странице

Синтаксис

wt = lcmvweights(constr,resp,cov)

Описание

пример

wt = lcmvweights(constr,resp,cov) возвращает узкополосные линейно-ограниченные веса лучей с минимальным отклонением (LCMV), wt, для фазированной решетки. При применении к элементам массива эти веса управляют ответом массива к определенному направлению прибытия или набору направлений. Для формирования луча LCMV требуется, чтобы реакция формирователя луча на сигналы от интересующего направления прошла с заданными коэффициентом усиления и задержкой фазы. Однако степень от помеховых сигналов и шума со всех других направлений минимизируется. Могут быть наложены дополнительные ограничения, чтобы конкретно аннулировать выходную степень, исходящую из известных направлений. Ограничения содержатся в матрице, constr. Каждый столбец constr представляет отдельный вектор ограничений. Необходимый ответ на каждое ограничение содержится в векторе отклика resp. Аргумент cov - пространственная ковариационная матрица датчика. Все элементы массива приняты изотропными.

Примеры

свернуть все

Открыть Live Script

Создайте 10-элементный массив с интервалом линии полуволны. Затем вычислите веса LCMV для желаемого направления прибытия 0 степени азимута. Наложите три ограничения направления: ядро при -40 степенях, модуль желаемой реакции в направлении прибытия 0 степеней и другое ядро при 20 степенях. Пространственная ковариационная матрица датчика включает два сигнала, поступающих от -60 и 60 степеней и -10 дБ изотропного белого шума. 

N = 10;
d = 0.5;
elementPos = (0:N-1)*d;
sv = steervec(elementPos,[-40 0 20]);
resp = [0 1 0]';
Sn  = sensorcov(elementPos,[-60 60],db2pow(-10));

Вычислите веса лучевого форматора. 

w = lcmvweights(sv,resp,Sn);

Постройте график шаблона массивов для вычисленных весов. 

vv = steervec(elementPos,[-90:90]);
plot([-90:90],mag2db(abs(w'*vv)))
grid on
axis([-90,90,-50,10]);
xlabel('Azimuth Angle (degrees)');
ylabel('Normalized Power (dB)');
title('LCMV Array Pattern');

Figure contains an axes. The axes with title LCMV Array Pattern contains an object of type line.

Приведенный выше рисунок показывает, что максимальное усиление достигается при 0 степенях, как ожидалось. В сложение ограничения накладывают null на -40 и 20 степени и эти можно увидеть на графике. Нулевые значения в -60 и 60 степени возникнуть из-за основного свойства LCMV-формирователя луча подавления степеней, содержащихся в двух плоских волнах, которые внесли вклад в матрицу пространственной ковариации датчика.

Входные параметры

свернуть все

Матрица ограничений, заданная как комплексная, N -by - K, комплексная матрица. В этой матрице N представляет количество элементов в массиве датчиков, в то время как K представляет количество ограничений. Каждый столбец матрицы задает ограничение на веса beamformer. Количество K должно быть меньше или равно N.

Пример: [0, 0, 0; .1, .2, .3; 0,0,0]

Типы данных: double
Поддержка комплексного числа: Да

Желаемый ответ, заданный как комплексный, K вектор-столбец, где K - количество ограничений. Значение каждого элемента в векторе является желаемой реакцией на ограничение, заданное в соответствующем столбце constr.

Пример: [45; 0]

Типы данных: double
Поддержка комплексного числа: Да

Пространственная ковариационная матрица датчика, заданная как комплексно-оцененная, N -by- N матрица. В этой матрице N представляет количество элементов датчика. Ковариационная матрица состоит из отклонений данных элемента и ковариации между элементами датчика. Он содержит вклады от всех входящих сигналов и шума.

Пример: [45; 0]

Типы данных: double
Поддержка комплексного числа: Да

Выходные аргументы

свернуть все

Веса Beamformer возвращаются как N-на-1, комплексный вектор. В этом векторе N представляет количество элементов в массиве.

Подробнее о

свернуть все

Линейно-ограниченные лучевые форматоры с минимальным отклонением

LCMV beamformer вычисляет веса, которые минимизируют общую выходную степень массива, но которые подвержены некоторым ограничениям (см. Van Trees [1], p. 527). В порядок для направления отклика массива к конкретному направлению прибытия веса выбираются так, чтобы получить коэффициент усиления модуля когда он применяется к вектору управления для этого направления. Это требование может рассматриваться как ограничение на веса. Дополнительные ограничения могут быть применены, чтобы обнулить ответ массива на сигналы из других направлений прибытия, таких как те, которые содержат источники шума. Пусть (az1,el1), (az2,el2),..., (azK,elK) быть набором направлений, для которых должно быть наложено ограничение. Каждое направление имеет соответствующий вектор управления,ck, и ответ массива на этот вектор управления задается как ckHw. Транспонирование сопряженного вектора обозначается надстрочным символом H. Ограничение накладывается, когда требуется необходимый ответ, когда веса формирования луча действуют на вектор управления, ck,

ckHw=rk

Этот ответ может быть задан как единица, чтобы позволить массиву пройти через сигнал с определенного направления. Это может быть нуль, чтобы обнулить ответ с этого направления. Все ограничения могут быть собраны в одну матрицу, C и весь ответ в один вектор-столбец, R. Это позволяет представлять ограничения вместе в матричной форме

CHw=R

LCMV beamformer выбирает веса, чтобы минимизировать общую выходную степень

P=wHSw

с учетом вышеуказанных ограничений. S обозначает матрицу пространственной корреляции датчика. Решение минимизации степени

w=S−1C(CHS−1C)−1R

и его выведение можно найти в [2].

Ссылки

[1] Van Trees, H.L. Optimum Array Processing. Нью-Йорк, Нью-Йорк: Wiley-Interscience, 2002.

[2] Джонсон, Дон Х. и Д. Дадджен. Обработка сигнала массива. Englewood Cliffs, Нью-Джерси: Prentice Hall, 1993.

[3] Van Veen, B.D. and K. M. Buckley. «Формирование луча: универсальный подход к пространственной фильтрации». Журнал IEEE ASSP Magazine, том 5 № 2 стр. 4-24.

Расширенные возможности

.

См. также

| | | |

Введенный в R2013a

Документация по Phased Array System Toolbox

Поддержка

Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте