phased.GSCBeamformer

广义旁瓣天线辐射消除器beamformer

描述

的phased.GSCBeamformer系统对象™实现广义旁瓣抵消beamformer (GSC)。GSC beamformer将传入的信号分为两个通道。一个频道经过传统beamformer路径和第二个进入旁瓣取消路径。算法首先pre-steers阵列波束形成的方向,然后自适应选择滤波器权重减少功率的输出旁瓣取消路径。算法使用至少意味着广场(LMS)来计算自适应权重。最后beamformed信号输出的两条路径的区别。

计算beamformed信号:

创建phased.GSCBeamformer对象并设置其属性。
调用对象的参数,就好像它是一个函数。

了解更多关于系统对象是如何工作的,看到的系统对象是什么?

创建

语法

beamformer = phased.GSCBeamformer

beamformer = phased.GSCBeamformer(名称、值)

描述

beamformer= phased.GSCBeamformer创建一个GSC beamformer系统对象,beamformer默认的属性值。

beamformer= phased.GSCBeamformer (的名字,价值)创建一个GSC beamformer对象,beamformer,每个指定的属性名设置为指定的值。您可以指定额外的名称-值对参数在任何顺序(Name1,Value1、……以,家)。在单引号附上每个属性的名字。

例子:beamformer = phased.GSCBeamformer (SensorArray, phased.ULA (NumElements, 20),“SampleRate”, 300年e3)设置传感器阵列均匀线性阵列(ULA)”使用默认齿龈属性值除了元素的数量。beamformer 300 kHz的采样率。

属性

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属性,除非另有注明nontunable后,这意味着你不能改变它们的值调用对象。对象锁当你叫他们,释放函数打开它们。

如果一个属性可调在任何时候,你可以改变它的值。

改变属性值的更多信息,请参阅系统设计在MATLAB使用系统对象。

`SensorArray`- - - - - -传感器阵列
分阶段。齿龈数组和数组默认属性(默认)|相控阵系统工具箱™系统对象数组

传感器阵列,指定为相控阵系统工具箱系统对象数组。数组不能包含子串。

例子:phased.URA

`PropagationSpeed`- - - - - -信号传播速度
`physconst(“光速”)`(默认)|实正的标量

信号传播速度,指定为一个实正的标量。单位是米每秒。默认的传播速度是返回的值physconst(“光速”)。

例子:3 e8

数据类型:单|双

`SampleRate`- - - - - -采样率信号
`1 e6`(默认)|积极的标量

信号的采样率,指定为一个积极的标量。单位是赫兹。系统对象使用这个量来计算样本的单位传播延迟。

例子:1 e6

数据类型:单|双

`FilterLength`- - - - - -冷杉滤波器长度
`1`(默认)|正整数

FIR滤波器长度的信号路径,指定为一个正整数。这个属性决定了旁瓣取消路径自适应滤波器的尺寸。常规波束形成的冷杉滤波器长度相同的路径是δ函数。

例子:4

数据类型:双|单

`LMSStepSize`- - - - - -自适应滤波器步长因子
`0.1`(默认)|积极的实值标量

自适应滤波器的步长因子,指定为一个积极的实值标量。这个量,除以总功率时旁瓣取消路径,设置实际的自适应滤波器中使用LMS算法的步长。

数据类型:双|单

`DirectionSource`- - - - - -波束形成的来源方向
`“属性”`(默认)|`输入端口的`

波束形成的来源方向,指定为“属性”或输入端口的。指定是否来自方向波束形成方向属性的对象或从输入参数,盎。这个属性的值是:

`“属性”`	指定使用波束形成方向`方向`财产。
`输入端口的`	使用输入参数,指定方向波束形成`盎`。

数据类型:字符

`方向`- - - - - -波束形成的方向
`(0,0)`(默认)|实值2×1的向量|实值2 -l矩阵

波束形成的方向,指定为一个实值2×1的向量或实值2 -l矩阵。为一个矩阵,每一列指定不同的波束形成的方向。每一列的形式[AzimuthAngle; ElevationAngle]。方位角度必须介于-180°和180°和高度角必须隔-90°和90°。所有角度对局部坐标系中定义的数组。单位是在度。

例子:(40;30)

依赖关系

要启用这个特性,设置DirectionSource财产“属性”。

数据类型:单|双

使用

语法

Y = beamformer (X)

Y = beamformer (X, ANG)

描述

例子

Y= beamformer (X)对输入,执行GSC波束形成X,并返回beamformed输出,Y。

例子

Y= beamformer (X,盎)使用盎波束形成的方向。使用这个语法,设置DirectionSource财产输入端口的。

输入参数

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`X`- - - - - -输入信号
复数的米——- - - - - -N矩阵

输入信号,指定为复值米——- - - - - -N矩阵。米信号长度和吗N数组元素中指定的数量吗SensorArray财产。米的长度必须大于指定的过滤器FilterLength财产。

输入矩阵的第一个维度的大小可以改变模拟信号长度的变化。大小会发生变化,例如,在一个脉冲重复频率脉冲波形与变量。

数据类型:双|单
复数的支持:万博1manbetx是的

`盎`- - - - - -波束形成的方向
`(0,0)`(默认)|实值2×1列向量|实值2 -l矩阵

波束形成方向,指定为一个实值2×1列向量向量的形式[AzimuthAngle; ElevationAngle]。单位是在度。方位角必须隔-180°和180°,和仰角必须隔-90°和90°。

例子:(40;10)

依赖关系

要启用这个论点,设置DirectionSource财产输入端口的。

数据类型:双

输出参数

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`Y`——Beamformed输出
当1 -米向量

Beamformed输出,作为复值1 -返回米向量,米是输入的行数X。

数据类型:双|单
复数的支持:万博1manbetx是的

对象的功能

使用一个目标函数,指定系统对象作为第一个输入参数。例如,释放系统资源的系统对象命名obj使用这个语法:

发行版(obj)

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常见的系统对象

`一步`	运行系统对象算法
`释放`	释放资源,并允许修改系统对象属性值和输入特征
`重置`	重置的内部状态系统对象

例子

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广义旁瓣抵消对均匀线性阵列

打开生活的脚本

创建一个GSC beamformer 11-element声阵列在空气中。线性调频信号是事件的数组 $- - - - - - 5 0^{\circ}$ 在方位和 $0^{\circ}$ 在高程。比较GSC beamformed信号霜beamformed信号。信号的传播速度是340米/秒和采样率是8 kHz。

创建麦克风阵列系统对象。数组元素间距的1/2波长。将信号频率设置为奈奎斯特频率的一半。

c = 340.0;fs = 8.0 e3;fc = f / 2;林= c / fc;传感器= phased.OmnidirectionalMicrophoneElement (“FrequencyRange”[20000]);数组= phased.ULA (“元素”传感器,“NumElements”11“ElementSpacing”林/ 2);

模拟线性调频信号和500赫兹的带宽。

t = 0:1 / fs: 5;信号=唧唧喳喳(t 0 0.5,500);

创建一个入射波到达数组。添加高斯噪声波。

收集器= phased.WidebandCollector (“传感器”数组,“PropagationSpeed”c…“SampleRate”fs,“ModulatedInput”假的,“NumSubbands”,512);incidentAngle = [0] -50;;incidentAngle信号=收集器(信号。');噪音= 0.5 * randn(大小(信号));recsignal =信号+噪声;

在实际的入射角执行霜波束形成。

frostbeamformer = phased.FrostBeamformer (“SensorArray”数组,“PropagationSpeed”,…c,“SampleRate”fs,“方向”incidentAngle,“FilterLength”15);yfrost = frostbeamformer (recsignal);

执行GSC波束形成和情节对弗罗斯特beamformer beamformer输出输出。还阴谋nonbeamformed信号到达的中间元素数组。

gscbeamformer = phased.GSCBeamformer (“SensorArray”数组,…“PropagationSpeed”c“SampleRate”fs,“方向”incidentAngle,…“FilterLength”15);ygsc = gscbeamformer (recsignal);情节(t * 1000 recsignal (:, 6), t * 1000, yfrost, t, ygsc)包含(“时间(ms)”)ylabel (“振幅”)

图包含一个坐标轴对象。坐标轴对象包含3线类型的对象。

放大输出的一小部分。

idx = 1000:1300;情节(t (idx) * 1000 recsignal (idx 6)、t (idx) * 1000, yfrost (idx)、t (idx) * 1000, ygsc (idx))包含(“时间(ms)”)传说(接收信号的,“霜beamformed信号”,“GSC beamformed信号”)

图包含一个坐标轴对象。坐标轴对象包含3线类型的对象。这些对象代表接收信号,弗罗斯特beamformed信号,GSC beamformed信号。

广义旁瓣取消两个不同的方向

打开生活的脚本

创建一个GSC beamformer 11-element声阵列在空气中。线性调频信号是事件的数组 $- - - - - - 5 0^{\circ}$ 在方位和 $0^{\circ}$ 在高程。计算beamformed信号的方向入射波和在另一个方向。比较两个beamformed输出。信号的传播速度是340米/秒和采样率是8 kHz。创建麦克风阵列系统对象。数组元素间距的1/2波长。将信号频率设置为奈奎斯特频率的一半。

c = 340.0;fs = 8.0 e3;fc = f / 2;林= c / fc;传感器= phased.OmnidirectionalMicrophoneElement (“FrequencyRange”[20000]);数组= phased.ULA (“元素”传感器,“NumElements”11“ElementSpacing”林/ 2);

模拟线性调频信号和500赫兹的带宽。

t = 0:1 / fs: 0.5;信号=唧唧喳喳(t 0 0.5,500);

创建一个入射波场的数组。

收集器= phased.WidebandCollector (“传感器”数组,“PropagationSpeed”c…“SampleRate”fs,“ModulatedInput”假的,“NumSubbands”,512);incidentAngle = [0] -50;;incidentAngle信号=收集器(信号。');噪音= 0.1 * randn(大小(信号));recsignal =信号+噪声;

执行GSC波束形成和情节beamformer输出。还阴谋nonbeamformed信号到达的中间元素数组。

gscbeamformer = phased.GSCBeamformer (“SensorArray”数组,…“PropagationSpeed”c“SampleRate”fs,“DirectionSource”,输入端口的,…“FilterLength”5);ygsci = gscbeamformer (recsignal incidentAngle);ygsco = gscbeamformer (recsignal (20、30));情节(t * 1000 recsignal (:, 6), t * 1000, ygsci, t * 1000, ygsco)包含(“时间(ms)”)ylabel (“振幅”)传说(接收信号在元素的,“GSC beamformed信号(入射方向)”,…“GSC beamformed信号(其他方向)”,“位置”,“东南”)

图包含一个坐标轴对象。坐标轴对象包含3线类型的对象。这些对象代表接收信号元素,GSC beamformed信号(入射方向),GSC beamformed信号(另一个方向)。

放大输出的一小部分。

idx = 1000:1300;情节(t (idx) * 1000 recsignal (idx 6)、t (idx) * 1000, ygsci (idx)、t (idx) * 1000, ygsco (idx))包含(“时间(ms)”)传说(接收信号在元素的,“GSC beamformed信号(入射方向)”,…“GSC beamformed信号(其他方向)”,“位置”,“东南”)

图包含一个坐标轴对象。坐标轴对象包含3线类型的对象。这些对象代表接收信号元素,GSC beamformed信号(入射方向),GSC beamformed信号(另一个方向)。

算法

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广义旁瓣抵消

的广义旁瓣天线辐射消除器(GSC)是一种高效的实现线性约束最小方差beamformer(淋巴细胞脉络丛脑膜炎病毒)。淋巴细胞脉络丛脑膜炎病毒波束形成的输出功率最小化,同时保留权力在一个或多个数组指定的方向。这种类型的beamformer叫做限制beamformer。你可以计算准确的重量限制beamformer但计算昂贵的元素的数量很大的时候。反演的计算需要一个大空间协方差矩阵。GSC配方将自适应约束优化淋巴细胞脉络丛脑膜炎病毒问题转化为一个自适应无约束问题,简化了实现。

GSC算法,输入传感器数据分成两个信号路径如框图所示。是一个传统的beamformer上面的路径。较低的路径是一个自适应无约束beamformer,它的目的是最小化GSC输出功率。GSC算法由以下步骤组成:

Presteer元素传感器数据通过这种传入的信号。Presteering time-aligns所有传感元件的信号。时间的变化取决于信号的到达角。
presteered信号穿过上层路径为传统beamformer固定权重,w_conv。
也通过presteered信号通过较低的路径进入阻塞矩阵,B。阻塞矩阵是正交信号,消除了信号从较低的路径。
滤波器降低路径的信号通过一个银行的FIR滤波器。的FilterLength属性集的长度过滤器。滤波器系数自适应滤波器的权值,w_广告。
计算上下信号路径之间的区别。这种差异是beamformed GSC的输出。
饲料beamformed输出回过滤器。过滤器调整权重使用最小均方(LMS)算法。实际的LMS自适应步长等于的价值LMSStepSize财产除以总信号功率。

有关更多信息,请参见[1]。

数据精度

该系统输入数据对象支持单和双精度,属性万博1manbetx和参数。如果输入数据X单精度、输出数据是单精度。如果输入数据X双精度,输出数据是双精度。输出的精度是独立的属性和其他参数的精度。

引用

[1]格里菲斯,l . J。,and Charles W. Jim. "An alternative approach to linearly constrained adaptive beamforming."IEEE天线和传播30.1 (1982):27-34。

[2]凡树木,H。最优阵列处理。纽约:Wiley-Interscience, 2002。

[3]约翰逊d.h,and Dan E. Dudgeon,阵列信号处理英格伍德克里夫:普伦蒂斯·霍尔出版社,1993年。

扩展功能

C / c++代码生成
生成C和c++代码使用MATLAB®编码器™。

使用笔记和限制:

需要动态内存分配。看到系统对象的局限性,需要动态内存分配。
看到系统在MATLAB代码生成对象(MATLAB编码器)。
该系统输入数据对象支持单和双精度,属性万博1manbetx和参数。如果输入数据X单精度、输出数据是单精度。如果输入数据X双精度,输出数据是双精度。输出的精度是独立的属性和其他参数的精度。

版本历史

介绍了R2016b

另请参阅

phased.GSCBeamformer

描述

创建

语法

描述

属性

SensorArray- - - - - -传感器阵列分阶段。齿龈数组和数组默认属性(默认)|相控阵系统工具箱™系统对象数组

PropagationSpeed- - - - - -信号传播速度physconst(“光速”)(默认)|实正的标量

SampleRate- - - - - -采样率信号1 e6(默认)|积极的标量

FilterLength- - - - - -冷杉滤波器长度1(默认)|正整数

LMSStepSize- - - - - -自适应滤波器步长因子0.1(默认)|积极的实值标量

DirectionSource- - - - - -波束形成的来源方向“属性”(默认)|输入端口的

方向- - - - - -波束形成的方向(0,0)(默认)|实值2×1的向量|实值2 -l矩阵

依赖关系

使用

语法

描述

输入参数

X- - - - - -输入信号复数的米——- - - - - -N矩阵

盎- - - - - -波束形成的方向(0,0)(默认)|实值2×1列向量|实值2 -l矩阵

依赖关系

输出参数

Y——Beamformed输出当1 -米向量

对象的功能

常见的系统对象

例子

广义旁瓣抵消对均匀线性阵列

广义旁瓣取消两个不同的方向

算法

广义旁瓣抵消

数据精度

引用

扩展功能

C / c++代码生成生成C和c++代码使用MATLAB®编码器™。

版本历史

另请参阅

`SensorArray`- - - - - -传感器阵列
分阶段。齿龈数组和数组默认属性(默认)|相控阵系统工具箱™系统对象数组

`PropagationSpeed`- - - - - -信号传播速度
`physconst(“光速”)`(默认)|实正的标量

`SampleRate`- - - - - -采样率信号
`1 e6`(默认)|积极的标量

`FilterLength`- - - - - -冷杉滤波器长度
`1`(默认)|正整数

`LMSStepSize`- - - - - -自适应滤波器步长因子
`0.1`(默认)|积极的实值标量

`DirectionSource`- - - - - -波束形成的来源方向
`“属性”`(默认)|`输入端口的`

`方向`- - - - - -波束形成的方向
`(0,0)`(默认)|实值2×1的向量|实值2 -l矩阵

`X`- - - - - -输入信号
复数的米——- - - - - -N矩阵

`盎`- - - - - -波束形成的方向
`(0,0)`(默认)|实值2×1列向量|实值2 -l矩阵

`Y`——Beamformed输出
当1 -米向量

C / c++代码生成
生成C和c++代码使用MATLAB®编码器™。