Системный объект: фазированный. FreeSpace
Пакет: поэтапный
Передайте сигнал из одного местоположения в другое
Y = step(SFS,F,origin_pos,dest_pos,origin_vel,dest_vel)
Примечание
Начиная с R2016b, вместо использования step метод для выполнения операции, заданной Системной object™, можно вызвать объект с аргументами, как если бы это была функция. Для примера, y = step(obj,x) и y = obj(x) выполнять эквивалентные операции.
Y = step(SFS,F,origin_pos,dest_pos,origin_vel,dest_vel)Y когда узкополосный сигнал F распространяется в свободном пространстве из положения, заданного в origin_pos в положение или положения, указанные в dest_pos. Для неполяризованных сигналов либо origin_pos или dest_pos аргументы могут задавать несколько точек. Использование обоих аргументов для задания нескольких точек не разрешено. Скорость источника сигнала задана в origin_vel и скорость адресата сигнала задана в dest_vel. Размерности origin_vel и dest_vel должен согласиться с размерностями origin_pos и dest_pos, соответственно.
Примечание
Объект выполняет инициализацию при первом выполнении объекта. Эта инициализация блокирует нетронутые свойства и входные спецификации, такие как размерности, сложность и тип данных входных данных. Если вы изменяете свойство nontunable или спецификацию входа, системный объект выдает ошибку. Чтобы изменить нетронутые свойства или входы, необходимо сначала вызвать release метод для разблокировки объекта.
|
Распространенный сигнал, возвращенный как M-element комплексно-значимый вектор-столбец, M -by N комплексно-значимую матрицу или структуру MATLAB, содержащую комплексно-значимые поля. Если Если Область выхода |
Вычислите амплитуду сигнала, распространяющегося в свободном пространстве от радара при (1000,0,0) к цели при (300,200,50). Предположим, что и радар, и цель являются стационарными. Частота дискретизации составляет 8000 Гц, в то время как рабочая частота радара составляет 300 МГц. Передайте пять отсчетов сигнала амплитуды модуля. Скорость распространения сигнала принимает 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 принятый 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 равна нулю, потому что сигнал еще не достиг цели.
Вручную вычислите потери по формуле
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 равен обратной потере.
disp(1/abs(y(2))^2)
8.4205e+07
Вычислите результат распространения сигнала в свободном пространстве от радара на (1000,0,0) к цели на (300,200,50). Предположим, что радар перемещается со скоростью 10 м/с вдоль оси X, в то время как цель перемещается со скоростью 15 м/с вдоль оси Y. Частота дискретизации составляет 8000 Гц, в то время как рабочая частота радара составляет 300 МГц. Скорость распространения сигнала принимает значение по умолчанию скорости света. Передайте пять выборок единичного амплитудного сигнала и исследуйте 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 равен обратной потере.
disp(1/abs(y(2))^2)
8.4206e+07
Создайте равномерный линейный массив (ULA), состоящую из четырёх короткодипольных антенных элементов, которые поддерживают поляризацию. Установите ориентацию каждого диполя в z-направлении. Установите рабочую частоту 300 МГц, а интервал между элементами массива - 0,4 метра. В то время как антенный элемент поддерживает поляризацию, вы должны явно включить поляризацию в объекте Radiator System.
Создайте антенный элемент short-dipole, массива ULA и излучателя Системных объектов. Установите CombineRadiatedSignals свойство к true когерентно объединить излучаемые сигналы от всех антенн и Polarization свойство для 'Combined' для обработки поляризованных волн.
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 4 кГц. Установите амплитуду сигнала в единицу. Установите частоту дискретизации 8 кГц. Выберите углы излучения 0 степеней азимута и 20 степеней повышения. поляризация, необходимо задать локальную ось - в этом случае выбранную так, чтобы она совпадала с глобальными осями. Установите равномерные веса для элементов 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]
Излучаемый сигнал является struct содержащий поляризованное поле.
Использование FreeSpace Системный объект для распространения поля от источника координат до места назначения.
propagator = phased.FreeSpace('PropagationSpeed',c,... 'OperatingFrequency',freq,... 'TwoWayPropagation',false,... 'SampleRate',fs);
Установите источник сигнала, скорость источника сигнала, пункт назначения сигнала и скорость назначения сигнала.
origin_pos = [0; 0; 0]; dest_pos = [500; 200; 50]; origin_vel = [10; 0; 0]; dest_vel = [0; 15; 0];
Вызовите объект FreeSpace, чтобы распространить сигналы.
yprop = propagator(y,origin_pos,dest_pos,...
origin_vel,dest_vel);Постройте график x-составляющей распространенных сигналов.
figure
plot(1000*t,real(yprop.X))
xlabel('Time (millisec)')
Создайте объект FreeSpace System, чтобы распространить сигнал из одной точки в несколько точек пространства. Начните с определения источника сигнала и трех точек назначения, все в разных областях значений.
Вычислите углы направления распространения от источника до мест назначения. Источник и пункт 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 антенный элемент косинуса, массива ULA и Излучателя Системных объектов.
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, чтобы быть одним циклом синусоиды амплитуды один и имеющий частоту 4 кГц.
fsig = 4000; t = [0:0.01:2]'/fs; signal = sin(2*pi*fsig*t);
Излучайте сигналы в направлениях назначения. Примените равномерное взвешивание к массиву.
y = step(sRad,signal,radiatingAngles,[1,1,1,1].');
Передайте сигналы в точки назначения.
sFSp = phased.FreeSpace('OperatingFrequency',freq,'SampleRate',fs); yprop = step(sFSp,y,pos1,pos2,vel1,vel2);
Постройте график величин распространенного 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 пункт назначения стационарны относительно друг друга, можно записать выходной сигнал канала свободного пространства как Y(t) = x(t-τ)/Lfsp. Величина τ является задержкой сигнала, и Lfsp является потерями при распространении в свободном пространстве. τ задержки задается R/c, где R - расстояние распространения, а c - скорость распространения. Это потери при распространении в свободном пространстве задаются как
her- длина волны сигнала.
Эта формула принимает, что цель находится в дальнем поле передающего элемента или массива. В ближнем поле формула потерь при распространении в свободном пространстве не действительна и может привести к потере меньше единицы, эквивалентной усилению сигнала. Поэтому потеря устанавливается равной единице для значений области значений, R ≤ λ/4π.
Когда источник и назначение имеют относительное движение, обработка также вводит доплеровский сдвиг частоты. Сдвиг частоты v/λ для одностороннего распространения и 2v/λ для двухстороннего распространения. Количественная v является относительной скоростью места назначения относительно источника.
Для получения дополнительной информации см. раздел [2].
[1] Proakis, J. Digital Communications. Нью-Йорк: McGraw-Hill, 2001.
[2] Skolnik, M. Introduction to Радиолокационные Системы, 3rd Ed. New York: McGraw-Hill, 2001.
phased.WidebandFreeSpace | twoRayChannel (Radar Toolbox)