分阶段。GCCEstimator

宽带到达方向估计

展开全部页面

描述

的分阶段。GCCEstimator系统对象™为宽带信号创建一个到达方向估计器。该系统对象使用广义互相关联相位变换算法(GCC-PHAT)估计传感器阵列元素之间的到达方向或到达时间。该算法假定所有信号都从位于阵列远场的单一信号源传播，因此所有传感器的到达方向是相同的。System对象首先使用GCC-PHAT估计所有指定传感器对之间的相关性，然后找到每个相关性中的最大峰值。峰值识别信号到达每个传感器对之间的延迟。最后，使用最小二乘估计从所有估计的延误中得出到达方向。

计算数组中元素对的到达方向:

定义和设置一个GCC-PHAT estimator System对象，分阶段。GCCEstimator，使用建设过程。
调用一步的性质来计算信号到达的方向分阶段。GCCEstimator系统对象。
的行为一步特定于工具箱中的每个对象。

请注意

从R2016b开始，而不是使用一步方法来执行System对象定义的操作，则可以使用参数调用该对象，就像调用函数一样。例如,Y = step(obj,x)而且Y = obj(x)请执行相同的操作。

建设

有关=分阶段。GCCEstimator创建一个GCC到达方向估计器系统对象，有关．该对象使用GCC-PHAT算法估计传感器阵列元素之间的到达方向或到达时间。

有关= phased.GCCEstimator(名称,值)返回一个GCC方向的到达估计器对象，有关，使用指定的属性的名字设置为指定的价值．的名字必须出现在单引号内(”)．您可以以任意顺序指定多个名称-值对参数Name1, Value1,…,的家．

属性

全部展开

`SensorArray`- - - - - -传感器阵列
`分阶段。齿龈`系统对象(默认)|相控阵系统工具箱™传感器阵列

传感器阵列，指定为相控阵系统工具箱系统对象。数组也可以由子数组组成。如果不指定此属性，则默认传感器阵列为分阶段。齿龈具有默认数组属性值的系统对象。

例子:分阶段。URA所言

`PropagationSpeed`- - - - - -信号传播速度
`physconst(“光速”)`(默认)|实值正标量

信号传播速度，指定为实值正标量。单位是米每秒。默认传播速度是返回的值physconst(“光速”)．

例子:3 e8

数据类型:单|双

`SampleRate`- - - - - -信号采样率
`1 e6`(默认)|正实值标量

信号采样率，指定为正实值标量。单位是赫兹。

例子:1 e6

数据类型:单|双

`SensorPairSource`- - - - - -传感器对来源
`“汽车”`(默认)|`“属性”`

传感器对的来源，指定为任意一个“汽车”或“属性”．

“汽车”-选择此属性值计算第一个传感器与所有其他传感器之间的相关性。该阵列的第一个传感器是参考通道。
“属性”-当您想显式指定用于计算相关性的传感器对时，选择此属性值。设置传感器对索引SensorPair财产。方法查看数组下标viewArray任何array System对象的方法。

例子:“汽车”

数据类型:字符

`SensorPair`- - - - - -传感器对
`(2, 1)`(默认)|2 -N正整数值矩阵

用于计算相关性的传感器对，指定为2 × -N正整数值矩阵。矩阵的每一列都指定了计算相互关联的一对传感器。第二行指定参考传感器。矩阵中的每个条目必须小于阵列传感器或子阵列的数量。使用SensorPair属性时，还必须设置SensorPairSource价值“属性”．

例子:(1、3、5、2、4、6]

数据类型:双

`DelayOutputPort`- - - - - -选项，以启用延迟输出
`假`(默认)|`真正的`

选项，以启用输出作为布尔值指定的时间延迟值。将此属性设置为真正的属性的输出参数来输出延迟值一步方法。延迟对应于传感器对之间信号的到达角度。将此属性设置为假禁用延迟输出。

例子:假

数据类型:逻辑

`CorrelationOutputPort`- - - - - -选项，以启用相关输出
`假`(默认)|`真正的`

选项，以启用以布尔值指定的相关值的输出。将此属性设置为真正的的输出参数，输出传感器对之间的相关性和滞后一步方法。将此属性设置为假禁用相关性输出。

例子:假

数据类型:逻辑

方法

重置	重置相控状态。GCCEstimator系统对象
一步	用广义互相关估计到达方向

所有系统对象通用
`释放`	允许系统对象属性值更改

例子

全部折叠

麦克风阵列到达方向的GCC估计

打开实时脚本

使用GCC-PHAT算法估计信号到达的方向。接收阵列是一个5乘5单元URA麦克风阵列，各单元间隔0.25米。到达的信号是一组宽带啁啾。信号从方位角17°和仰角0°到达。假设空气中的声速是340米/秒。

加载啁啾信号。

负载尖声地说；C = 340.0;

创建5x5麦克风URA。

D = 0.25;N = 5;mic = phase . omnidirectionalmicrophoneelement;阵列=相控阵。URA所言（[N,N],[d,d],“元素”、麦克风);

函数模拟传入信号WidebandCollector系统对象™。

arrivalAng = [17;0];收集器=阶段性。WidebandCollector (“传感器”数组,“PropagationSpeed”c.．.“SampleRate”Fs,“ModulatedInput”、假);信号=采集器(y,arrivalAng);

估计到达方向。

估计器=阶段性。GCCEstimator (“SensorArray”数组,.．.“PropagationSpeed”c“SampleRate”Fs);估计器(信号)

和=2×116.4538 - -0.7145

算法

全部展开

GCC-PHAT互相关算法

您可以使用广义互相关来估计信号到达两个不同传感器的时间差。

由一个源发射并由两个传感器接收的信号的模型为:

$\begin{array}{l} r_{1} （ t ）＝年代（ t ） + n_{1} （ t ） \\ r_{2} （ t ）＝年代（ t - D ） + n_{2} （ t ） \end{array}$

在哪里D到达的时差是(目标辐射源)，即一个传感器上的信号相对于第二个传感器的到达时间的时间差。您可以通过找到使两个信号之间的相互相关性最大化的时间延迟来估计时间延迟。

根据TDOA，可以估计平面波相对于连接两个传感器的线的侧面到达角。对于按距离分开的两个传感器l，舷侧到达角，较宽的角度，与时间滞后有关

$罪 β ＝ \frac{c τ}{l}$

在哪里c是介质中的传播速度。

估计时间延迟的一种常用方法是计算两个传感器接收到的信号之间的相互关系。为了识别时间延迟，在互相关中找到峰值。当信噪比较大时，相关峰值为τ，对应实际延时D．

$\begin{array}{l} R （ τ ）＝ E ｛ r_{1} （ t ） r_{2} （ t + τ ）｝ \\ \overset{＾}{D} ＝ \underset{τ}{参数马克斯} R （ τ ） \end{array}$

当相关函数的峰值更明显时，性能提高。您可以使用加权函数来锐化输入信号的互相关峰值。这种技术叫做广义互相关(GCC)。一种特殊的加权函数将信号的频谱密度归一化为频谱幅值，从而得到广义互相关相位变换方法(GCC-PHAT)．

$\begin{array}{l} 年代（ f ）＝ \int_{- \infty}^{\infty} R （ τ ） e^{- 我 2 π f τ} d τ \\ \tilde{R} （ τ ）＝ \int_{- \infty}^{\infty} \frac{年代（ f ）}{| 年代（ f ） |} e^{+ 我 2 π f τ} d f \\ \tilde{D} ＝ \underset{τ}{参数马克斯} \tilde{R} （ τ ） \end{array}$

如果你只使用一对传感器，你只能估计舷侧到达角。然而，如果您使用多对非共线传感器，例如，在一个URA中，您可以使用最小二乘估计来估计平面波的到达方位角和仰角。为N传感器，可以写延时时间τ_kj信号到达k^th传感器相对于j^th传感器的

$\begin{array}{l} c τ_{k j} ＝ - （ {\vec{x}}_{k} - {\vec{x}}_{j} ） \cdot \vec{u} \\ \vec{u} ＝因为 α 罪 θ \overset{＾}{我} + 罪 α 罪 θ \overset{＾}{j} + 因为 θ \overset{＾}{k} \end{array}$

在哪里u为平面波的单位传播矢量。角α和角θ是传播矢量的方位角和仰角。所有的角和向量都是相对于局部轴定义的。你可以用最小二乘来解第一个方程，得到单位传播矢量的三个分量。然后，你可以求解方位角和仰角的第二个方程。

数据精度

System对象支持输入数据、属性和参万博1manbetx数的单精度和双精度。如果输入数据X为单精度，输出数据为单精度。如果输入数据X是双精度，输出数据是双精度。输出的精度与属性和其他参数的精度无关。

参考文献

[1] Knapp, C. H.和G.C. Carter，“估计时间延迟的广义相关方法。”IEEE声学、语音与信号处理汇刊。ASSP-24卷，第4期，1976年8月

[2] G. C. Carter，“相干性和时间延迟估计。”IEEE论文集。1987年2月第75卷第2期

扩展功能

C/ c++代码生成
使用MATLAB®Coder™生成C和c++代码。

使用注意事项和限制:

看到系统对象在MATLAB代码生成(MATLAB编码器)．

版本历史

在R2015b中引入

另请参阅

分阶段。BeamscanEstimator|分阶段。RootMUSICEstimator|gccphat

分阶段。GCCEstimator

描述

建设

属性

SensorArray- - - - - -传感器阵列分阶段。齿龈系统对象(默认)|相控阵系统工具箱™传感器阵列

PropagationSpeed- - - - - -信号传播速度physconst(“光速”)(默认)|实值正标量

SampleRate- - - - - -信号采样率1 e6(默认)|正实值标量

SensorPairSource- - - - - -传感器对来源“汽车”(默认)|“属性”

SensorPair- - - - - -传感器对(2, 1)(默认)|2 -N正整数值矩阵

DelayOutputPort- - - - - -选项，以启用延迟输出假(默认)|真正的

CorrelationOutputPort- - - - - -选项，以启用相关输出假(默认)|真正的

方法

例子