phased.FrostBeamformer

弗罗斯特beamformer

描述

的phased.FrostBeamformer弗罗斯特beamformer对象实现。弗罗斯特beamformer由时域MVDR beamformer结合FIR滤波器的银行。beamformer引导光束对一个给定的方向而FIR滤波器保持输入信号的能力。

计算beamformed信号:

创建phased.FrostBeamformer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?(MATLAB)。

创建

语法

beamformer = phased.FrostBeamformer

beamformer = phased.FrostBeamformer(名称、值)

描述

beamformer= phased.FrostBeamformer创建一个霜beamformer™系统对象,beamformer默认的属性值。

beamformer= phased.FrostBeamformer (的名字,价值)创建一个霜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.FrostBeamformer (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(MATLAB)。

`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
`2`(默认)|正整数

冷杉过滤器为每个传感器元素的长度,指定为一个正整数。

例子:7

数据类型:单|双

`DiagonalLoadingFactor`- - - - - -对角加载系数
`0`(默认)|负的标量

对角加载因子,指定为负的标量。对角加载技术用于实现稳健波束形成的性能,尤其是当样本容量很小。小样本大小可能会导致不准确的估计的协方差矩阵。对角加载还提供了健壮性由于转向向量错误。对角加载技术增加了一个积极的标量多个单位矩阵的样本协方差矩阵。

可调:是的

数据类型:单|双

`TrainingInputPort`- - - - - -使训练数据输入
`假`(默认)|`真正的`

使训练数据输入、指定为假或真正的。当你设定这个属性真正的使用训练数据输入参数,XT运行时对象。将此属性设置为假使用输入数据,X训练数据。

数据类型:逻辑

`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

`WeightsOutputPort`- - - - - -使波束形成加权输出
`假`(默认)|`真正的`

启用的输出波束形成的权值,指定为假或真正的。获得波束形成的权值,设置该属性真正的并使用相应的输出参数,W。如果你不想获得权重,设置该属性假。

数据类型:逻辑

使用

语法

Y = beamformer (X)

Y = beamformer (X, XT)

Y = beamformer (X, ANG)

Y = beamformer (X, XT, ANG)

[Y, W] = beamformer (___)

描述

例子

Y= beamformer (X)对输入,执行霜波束形成X,并返回beamformed输出,Y。这个语法使用输入数据,X训练样本来计算波束形成的权值。

Y= beamformer (X,XT)使用XT作为训练数据来计算波束形成的权值。使用这个语法,设置TrainingInputPort财产真正的。

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。

Y= beamformer (X,XT,盎)结合所有输入参数。使用这个语法,设置TrainingInputPort财产真正的并设置DirectionSource财产输入端口的。

例子

(Y,W)= beamformer (___)返回波束形成的权值,W。使用这个语法,设置WeightsOutputPort财产真正的。

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:单|双
复数的支持:金宝app是的

`XT`- - - - - -训练数据
复数的米——- - - - - -N矩阵

训练数据,指定为复值米——- - - - - -N矩阵。米和N的值是相等的X。

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。

例子:[1 0.5 - 2.6;2 -0.2 0;3 2 1)

依赖关系

要启用这个论点,设置TrainingInputPort财产真正的。

数据类型:单|双
复数的支持:金宝app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:单|双
复数的支持:金宝app是的

`W`- - - - - -波束形成的权值
复数的l1的向量。

波束形成权,作为复值返回l1的向量,l是beamformer的自由度的数量。自由度的数量的产品是由指定的元素的数量SensorArray房地产和指定的冷杉滤波器长度FilterLength财产。

依赖关系

要启用这个输出,设置WeightsOutputPort财产真正的。

数据类型:单|双
复数的支持:金宝app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,并允许系统对象属性值和输入特征的变化
`重置`	重置系统对象的内部状态

例子

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弗罗斯特波束形成适用于齿龈

打开生活的脚本

应用霜11-element声学齿龈阵列波束形成。输入信号的入射角度是-50度方位和仰角30度。空气中的声速假定为340米/秒。添加了高斯白噪声的信号。

模拟信号。

数组= phased.ULA (“NumElements”11“ElementSpacing”,0.04);array.Element。FrequencyRange = (20000);fs = 8 e3;t = 0:1 / fs: 0.3;x =唧唧声(t, 0, 1500);c = 340;收集器= phased.WidebandCollector (“传感器”数组,…“PropagationSpeed”c“SampleRate”fs,…“ModulatedInput”假的,“NumSubbands”,8192);incidentAngle = (-50; 30);x =收集器(x。incidentAngle);噪音= 0.2 * randn(大小(x));rx = x +噪声;

Beamform信号。

beamformer = phased.FrostBeamformer (“SensorArray”数组,…“PropagationSpeed”c“SampleRate”fs,…“方向”incidentAngle,“FilterLength”5);y = beamformer (rx);

情节beamformed输出。

情节(t, rx (:, 6),“:”、t、y)包含(“时间”)ylabel (“振幅”)传说(“原始”,“Beamformed”)

寻找弗罗斯特波束形成的权值

打开生活的脚本

找到霜波束形成的beamformer权重应用于在7-element接收的信号声齿龈数组。输入信号的入射角 $- - - - - - 2 0^{\circ}$ 在方位和 $3 0^{\circ}$ 在高程。添加了高斯白噪声的信号。空气中的声速是假定为340 m / s。使用一个过滤器长度15。

首先,创建信号。

numelements = 7;元素= phased.OmnidirectionalMicrophoneElement (“FrequencyRange”[10000]);数组= phased.ULA (“元素”元素,“NumElements”numelements,“ElementSpacing”,0.04);fs = 8 e3;t = 0:1 / fs: 0.3;x =唧唧声(t, 0, 1500);c = 340.0;收集器= phased.WidebandCollector (“传感器”数组,…“PropagationSpeed”c“SampleRate”fs,…“ModulatedInput”假的,“NumSubbands”,8192);incidentAngle = (-20; 30);x =收集器(x。incidentAngle);噪音= 0.2 * randn(大小(x));rx = x +噪声;

创建一个beamformer滤波器长度为15。然后,beamform到达的信号,获得beamformer权重。

filterlength = 15;beamformer = phased.FrostBeamformer (“SensorArray”数组,…“PropagationSpeed”c“SampleRate”fs,“WeightsOutputPort”,真的,…“方向”incidentAngle,“FilterLength”,filterlength);[y, wt] = beamformer (rx);大小(wt)

ans =1×2105年1

有7 * 15 = 105重量计算。

比较beamformed输出信号到达中间元素的数组。

情节(1000 * t, rx (:, 4),“:”,1000 * t、y)包含(的时间(毫秒))ylabel (“振幅”)传说(“中间元素”,“Beamformed”)

算法

phased.FrostBeamformer使用一个波束形成算法提出的霜。它可以被认为是最小方差无失真响应的时域同行beamformer (MVDR)。算法如下:

引导的阵列波束形成的方向。
一个冷杉过滤器适用于每个传感器实现无失真的输出响应约束。过滤器是特定于每个传感器。
该系统输入数据对象支持单和双精度,属性金宝app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。

关于霜波束形成的更多信息,请参阅[1]。

引用

[1]霜,o .“线性约束自适应阵列处理的一种算法”,IEEE学报》。60卷,8号,1972年8月,页926 - 935。

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

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,属性金宝app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。

另请参阅

phased.PhaseShiftBeamformer|phased.SubbandPhaseShiftBeamformer|phased.TimeDelayBeamformer|phased.TimeDelayLCMVBeamformer

phased.FrostBeamformer

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2(默认)|正整数

DiagonalLoadingFactor- - - - - -对角加载系数0(默认)|负的标量

TrainingInputPort- - - - - -使训练数据输入假(默认)|真正的

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

WeightsOutputPort- - - - - -使波束形成加权输出假(默认)|真正的

使用

语法

描述

输入参数

X- - - - - -输入信号复数的米——- - - - - -N矩阵

XT- - - - - -训练数据复数的米——- - - - - -N矩阵

依赖关系

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

W- - - - - -波束形成的权值复数的l1的向量。

依赖关系

对象的功能

常见的系统对象

例子

弗罗斯特波束形成适用于齿龈

寻找弗罗斯特波束形成的权值

算法

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™。

另请参阅

介绍了R2012a

相控阵系统工具箱文档

金宝app

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`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
`2`(默认)|正整数

`DiagonalLoadingFactor`- - - - - -对角加载系数
`0`(默认)|负的标量

`TrainingInputPort`- - - - - -使训练数据输入
`假`(默认)|`真正的`

`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

`WeightsOutputPort`- - - - - -使波束形成加权输出
`假`(默认)|`真正的`

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

`XT`- - - - - -训练数据
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

`W`- - - - - -波束形成的权值
复数的l1的向量。

C / c++代码生成
生成C和c++代码使用MATLAB®编码器™。