Exponenta Banner

mvdrweights

Веса лучевого формирователя без искажений минимального отклонения (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 светоформатора без искажений минимального отклонения (MVDR) для фазированной решетки. При применении к элементам массива веса управляют реакцией сенсорной матрицы в определенном направлении прибытия или наборе направлений. The pos аргумент задает положения датчика массива. The ang аргумент задает азимут и углы возвышения требуемых направлений отклика. cov - пространственная ковариационная матрица датчика между элементами датчика. Выходной аргумент, wt, - матрица, содержащая веса формирователя луча для каждого датчика и каждого направления. Каждый столбец wt содержит веса для соответствующего направления, заданного в ang. Все элементы массива приняты изотропными.

пример

wt = mvdrweights(pos,ang,nqbits) возвращает квантованные узкополосные веса диаграммоформатора MVDR, когда количество бит фазы установлено на nqbits.

Примеры

свернуть все

Открыть Live Script

Создайте 10-элементный, разнесенный по половинной длине волны линии массив. Выберите два интересующих направления прибытия - одно при 30 ° азимут и другое при 45 ° азимут. Предположим, что оба направления расположены на повышении 0 °. Вычислите веса диаграммы направленности MVDR для каждого направления. Задайте пространственную ковариационную матрицу датчика, которая содержит сигналы, поступающие от -60 ° и 60 ° и шум от - 10 дБ.

Настройте массив и сенсорную пространственную ковариационную матрицу. 

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

Решение для весов диаграммы направленности MVDR. 

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

Постройте график двух шаблонов массива 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.

Рисунок показывает графики для каждого направления луча. Один график имеет ожидаемый максимальный коэффициент усиления при 30 степенях, а другой при 45 степенях. Значения null в -60 и 60 степенях возникают из-за основного свойства диаграммы направленности MVDR подавления степени во всех направлениях, кроме направления прибытия.

Открыть Live Script

Создайте 10-элементный, разнесенный по половинной длине волны линии массив. Выберите интересующее направление прибытия: 18,5 ° азимут и 10 ° повышение. Вычислите веса диаграммы направленности MVDR, а затем вычислите веса для 3-разрядного квантования. Задайте пространственную ковариационную матрицу датчика, которая содержит сигналы, поступающие от -60 ° и 60 ° и шум от -10 дБ.

Настройте массив и пространственную ковариационную матрицу датчика. 

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

Решение для весов диаграммы направленности MVDR с квантованием и без него. 

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

Постройте график обоих шаблонов массива 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 параметры

свернуть все

Положения элементов массива массива датчиков, заданные в виде вектора 1 байт N, матрицы 2 байт N или матрицы 3 байт N. В этом векторе или матрице N представляет количество элементов массива. Каждый столбец pos представляет координаты элемента. Вы задаете модули измерения положения датчика в терминах длины волны сигнала. Если pos является вектором 1-by- N, затем представляет y -координату элементов датчика линейного массива. x и z -координаты приняты равными нулю. Когда pos является 2-бай- N матрицей, она представляет (y,z) -координаты элементов массива датчика плоского массива. Этот массив, как принято, лежит в yz -плоскости. Координаты x приняты равными нулю. Когда pos является 3-бай- N матрицей, тогда массив имеет произвольную форму.

Пример: [0,0,0; 0.1,0.4,0.3;1,1,1]

Типы данных: double

Направления формирования луча заданы как 1-бай- M вектор или 2-бай- M матрица. В этом векторе или матрице M представляет количество входящих сигналов. Если ang является матрицей 2 байта M, каждый столбец задает направление по азимуту и повышению направления формирования луча следующим [az;el]. Угловые единицы заданы в степенях. Угол азимута должен лежать между -180 ° и 180 °, а угол возвышения должен лежать между -90 ° и 90 °. Угол азимута является углом между осью x и проекцией вектора направления формирования луча на плоскость xy. Угол положителен при измерении от оси x к оси y. Угол возвышения является углом между вектором направления формирования луча и xy-плоскостью. Он положителен при измерении к положительной оси z. Если ang является вектором с M 1 байт, затем представляет набор азимутальных углов с углами возвышения, принятыми равными нулю.

Пример: [45;10]

Типы данных: double

Пространственная ковариационная матрица датчика, заданная как N -by- N, комплексно-значимая матрица. В этой матрице N представляет количество элементов датчика.

Пример: [5,0.1;0.1,2]

Типы данных: double
Поддержка комплексного числа: Да

Количество бит, используемых для квантования сдвига фазы в весах луча или вектора управления, заданное как неотрицательное целое число. Значение нуля указывает, что квантование не выполняется.

Пример: 5

Выходные аргументы

свернуть все

Веса Beamformer возвращаются как комплексная, N -by - M матрица. В этой матрице N представляет количество элементов датчика массива, в то время как M представляет количество направлений формирования луча. Каждый столбец wt соответствует направлению формирования луча, заданному в ang.

Подробнее о

свернуть все

Ответ с минимальным отклонением без искажений

Веса диаграммы направленности MVDR минимизируют общую выходную степень массива, устанавливая коэффициент усиления в требуемом направлении отклика на единицу (см. Van Trees [1], p. 442). Веса MVDR заданы как

w=S−1|v0v0HS−1v0

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

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