波束扫描和MVDR到达方向

这个示例使用:

开放模式

这个例子展示了如何在Simulink®中使用波束扫描和最小方差无失真响应(MVDR)技术来估计到达方向(DOA)。万博1manbetx它是基于MATLAB®的例子波束扫描、MVDR和MUSIC的到达方向估计．

可用的示例实现

这个例子包括两个Simulink®模型:万博1manbetx

ULA的波束扫描和MVDR到达估计方向:slexBeamscanMVDRDOAExample.slx
市建局的波束扫描及MVDR到达估计方向:slex2DBeamscanMVDRDOAExample.slx

ULA上的波束扫描和MVDR到达估计方向

这个例子模拟了在10元均匀线性天线阵列(ULA)上接收两个窄带入射信号。两个信号源都位于0度仰角。一个信号源从30度方位角移动到50度方位角，然后返回。另一个信号源，功率少3db，移动方向相反。模拟接收信号并加入噪声后，计算波束扫描谱和MVDR谱。由于ULA是围绕其轴线对称的，DOA算法不能唯一确定方位角和仰角。因此，这些DOA估计器返回的结果是以宽侧角的形式表示的。在这个例子中，由于源的仰角为0度，扫描区域在-90到90度之间，所以侧面角和方位角是相同的。

该模型由信号仿真和DOA处理组成。模型中使用的块是:

信号仿真

随机源-标记的区块Signal1和Signal2生成高斯矢量来模拟窄带平面波的传输功率。信号被缓冲为每帧300个样本。
连接-连接的输出随机源分成两列矩阵。
信号的方向-信号从工作区块从工作区读取，每个信号的到达方向以度数表示。块输出一个两个角度的向量，每帧输出一次。
窄带Rx数组—模拟ULA接收到的信号。这个块的第一个输入是一个有两列的矩阵。每一列对应一个接收到的平面波。第二个输入(Ang)是一个2元向量，它指定了相应平面波在天线阵列上的入射方向。天线阵列的配置包含在MATLAB®工作空间变量中，由助手脚本创建。该变量用于传感器阵列选项卡的对话框。使用一个变量使它更容易共享天线阵列的配置跨越几个块。

接收机前置放大器—增加接收信号的热噪声。

DOA处理

齿龈MVDR频谱—通过MVDR算法计算窄带信号的空间频谱。此块还计算传入信号的到达方向。

齿龈Beamscan频谱—使用窄带常规波束形成器扫描区域，计算入射窄带信号的空间频谱。此块还计算传入信号的到达方向。

探索的例子

模型的几个对话框参数由helper函数计算helperslexBeamscanMVDRDOAParam．要从模型中打开函数，请单击修改仿真参数块。该函数在加载模型时执行一次。它将其字段被对话框引用的结构导出到工作空间。要修改任何参数，可以在命令提示符处更改结构中的值，或者编辑helper函数并重新运行它来更新参数结构。

并显示结果

波束扫描谱随着源向彼此移动而更新。光谱显示出两个向相反方向移动的宽峰，其幅度不同。

当信号源距离约为10度时，峰值合并，信号的DOA无法清晰区分。计算的DOA将从实际值开始漂移，如图所示。当两个信号从距离小于波束宽度的方向到达时，波束扫描方法不能准确地分辨出它们的DOA。

另一方面，MVDR光谱具有更高的分辨率。光谱中的峰值较窄，即使光源彼此非常接近时也能分辨出来。MVDR算法对源的位置非常敏感。它试图过滤掉没有精确定位在指定的扫描角度之一的信号齿龈MVDR频谱块。当源位于指定的扫描角度之一时，峰值最大。当源从一个特定的扫描角度移动到另一个时，它们将脉动。

市区重建局的波束扫描及MVDR到达估计方向

本示例用一个10 × 5均匀矩形天线阵列(URA)取代了前面示例的ULA配置。一个信号源从30度方位角，10度仰角移动到50度方位角，-5度仰角。另一个信号源，功率少3db，移动方向相反。矩形阵列允许DOA估计器确定方位角和仰角。矩阵观察者被用来代替向量范围来可视化二维空间频谱。其他所有内容都与前面的示例类似。