分阶段。米VDRBeamformer

窄带最小方差无失真响应波束形成器

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描述

分阶段。米VDRBeamformer System object™ implements a narrowband minimum-variance distortionless-response (MVDR) beamformer. The MVDR beamformer is also called the Capon beamformer. An MVDR beamformer belongs to the family of constrained optimization beamformers.

波束状信号到达一个数组:

创建分阶段。米VDRBeamformer对象并设置其属性。
使用参数调用对象，就像调用函数一样。

有关系统对象如何工作的详细信息，请参见什么是系统对象?

创建

语法

波束形成器=相控。MVDRBeamformer

beamformer = phase . mvdrbeamformer(名称，值)

描述

beamformer=分阶段。米VDRBeamformer创建一个MVDR波束形成系统对象，beamformer，使用默认属性值。

beamformer=分阶段。米VDRBeamformer(的名字，价值）为每个属性创建一个MVDR波束形成器的名字设置为指定的价值．您可以以任意顺序指定额外的名-值对参数，如(Name1，Value1、……以，家)．将每个属性名用单引号括起来。

例子:beamformer = phase . mvdrbeamformer ('SensorArray'，phase . ura，'OperatingFrequency'，300e6)将传感器阵列设置为具有默认URA属性值的均匀矩形阵列(URA)。波束形成器的工作频率为300 MHz。

属性

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除非另有说明，属性为nontunable，这意味着在调用对象后不能更改它们的值。对象在调用时锁定，而释放功能解锁它们。

如果属性为可调，您可以随时更改其值。

有关更改属性值的详细信息，请参见使用系统对象的MATLAB系统设计．

`SensorArray`- - - - - -传感器阵列
`分阶段。齿龈`具有默认属性值的数组(默认)|相控阵系统工具箱™阵列

传感器阵列，指定为属于相控阵系统工具箱的阵列系统对象。传感器阵列可以包含子阵列。

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

`OperatingFrequency`- - - - - -工作频率
`300年e6`(默认)|积极的标量

工作频率，指定为正标量。单位是Hz。

例子:1 e9

数据类型:单|双

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

对角线加载系数，指定为非负标量。对角加载是一种用于实现鲁棒波束形成性能的技术，特别是在样本量很小的情况下。小样本量可能导致协方差矩阵估计不准确。由于转向矢量误差，对角加载也提供了鲁棒性。对角线加载技术将单位矩阵的正标量倍数添加到样本协方差矩阵。

可调:是的

数据类型:单|双

`TrainingInputPort`- - - - - -启用培训数据输入
`假`(默认)|`真正的`

启用培训数据输入，指定为假或真正的．当您将此属性设置为真正的，使用训练数据输入参数，XT，当运行对象时。将此属性设置为假要使用输入数据，X为训练数据。

数据类型:逻辑

`DirectionSource`- - - - - -波束形成方向源
`“属性”`(默认)|`输入端口的`

波束形成方向的源，指定为“属性”或输入端口的．指定波束形成方向是否来自方向属性，或者输入参数，盎．该属性的值为:

`“属性”`	属性指定波束形成方向`方向`财产。
`输入端口的`	使用输入参数指定波束形成方向，`盎`．

数据类型:字符

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

波束形成方向，指定为实值2 × 1向量或实值2 × -向量l矩阵。对于矩阵，每一列指定不同的波束形成方向。每一列都有表单[AzimuthAngle; ElevationAngle]．方位角必须在-180°和180°之间，仰角必须在-90°和90°之间。所有角度都是相对于数组的局部坐标系定义的。单位是度。

例子:(40; 30)

依赖关系

属性可启用此属性DirectionSource财产“属性”．

数据类型:单|双

`NumPhaseShifterBits`- - - - - -移相器量化位数
`0`(默认)|非负整数

用于量化波束形成器的相移分量或控制矢量权重的比特数，指定为非负整数。值为0表示不执行量化。

例子:5

数据类型:单|双

`WeightsOutputPort`- - - - - -启用波束形成权值输出
`假`(默认)|`真正的`

启用波束形成权重的输出，指定为假或真正的．若要获得波束形成权重，请将此属性设置为真正的并使用相应的输出参数，W．如果不想获取权重，请将此属性设置为假．

数据类型:逻辑

使用

语法

Y =波束形成器(X)

Y =波束形成器(X,XT)

Y =波束形成器(X,ANG)

Y =波束形成器(X,XT,ANG)

[Y,W] =波束形成器(___）

描述

例子

Y= beamformer (X）对输入信号执行MVDR波束形成，X，并返回波束形成的输出Y．此语法使用X作为训练样本，计算波束形成权值。

Y= beamformer (X，XT）使用XT作为训练样本，计算波束形成权值。要使用此语法，请设置TrainingInputPort财产真正的．

Y= beamformer (X，盎）使用盎作为波束形成方向。要使用此语法，请设置DirectionSource财产输入端口的．

Y= beamformer (X，XT，盎）组合所有输入参数。要使用此语法，请设置TrainingInputPort财产真正的并设置DirectionSource财产输入端口的．

［Y，W=波束形成器(___）返回波束形成权重，W．要使用此语法，请设置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。N是数组元素的个数。如果传感器数组包含子数组，N是子数组的个数。如果你设置TrainingInputPort来假，米必须大于N；否则,米可以是任何正整数。

输入矩阵的第一个维度的大小可以变化以模拟变化的信号长度。例如，在具有可变脉冲重复频率的脉冲波形的情况下，可以发生大小变化。

数据类型:单|双
复数支持:金宝app是的

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

训练数据，指定为复值P——- - - - - -N矩阵。如果传感器数组包含子数组，N是子数组的个数;否则,N是元素的个数。P必须大于N．

输入矩阵的第一个维度的大小可以变化以模拟变化的信号长度。例如，在具有可变脉冲重复频率的脉冲波形的情况下，可以发生大小变化。

例子:[1 0.5 2.6;2 -0.2 0;3 -2 -1

依赖关系

要启用此参数，请设置TrainingInputPort财产真正的．

数据类型:单|双
复数支持:金宝app是的

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

波束形成方向，指定为实值2 × 1列向量或2 × -l矩阵。l是波束形成方向的个数。每一列都有表单[AzimuthAngle; ElevationAngle]．单位是度。每个方位角必须在-180°到180°之间，每个仰角必须在-90°到90°之间。

例子:(40; 10)

依赖关系

要启用此参数，请设置DirectionSource财产输入端口的．

数据类型:单|双

输出参数

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`Y`-波束形式输出
复数的米——- - - - - -l矩阵

波束形成的输出，作为复值返回米——- - - - - -l矩阵,米的行数是多少X而且l是波束形成方向的个数。

数据类型:单|双
复数支持:金宝app是的

`W`-波束形成权重
复数的N——- - - - - -l矩阵。

波束形成权重，作为复值返回N——- - - - - -l矩阵。如果传感器数组包含子数组，N是子数组的个数;否则,N是元素的个数。l是波束形成方向的个数。

依赖关系

要启用此输出，请设置WeightsOutputPort财产真正的．

数据类型:单|双
复数支持:金宝app是的

对象的功能

要使用对象函数，请将System对象指定为第一个输入参数。例如，释放system对象的系统资源obj，使用这种语法:

发行版(obj)

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所有系统对象通用

`一步`	运行系统对象算法
`释放`	释放资源并允许更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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MVDR波束形成

打开实时脚本

将MVDR波束形成器应用于5元ULA。信号的入射角为方位角45度，仰角0度。信号频率是0.01赫兹。载频为300mhz。

T = [0:.1:20 00]';Fr = .01;Xm = sin(2*pi*fr*t);C = physconst(“光速”）;Fc = 300e6;rng (“默认”）;incidentAngle = [45;0];阵列=相控阵。齿龈(“NumElements”，5，“ElementSpacing”, 0.5);x = collectPlaneWave(array,xm,incidentAngle,fc,c);噪音= 0.1 * (randn(大小(x)) + 1 j * randn(大小(x)));Rx = x +噪声;

计算波束形成权值。

波束形成器=相控。MVDRBeamformer (“SensorArray”数组,.．.“PropagationSpeed”c“OperatingFrequency”足球俱乐部,.．.“方向”incidentAngle,“WeightsOutputPort”,真正的);[y,w] =波束形成器(rx);

把信号画出来。

情节(t,实际(rx (:, 3)),“:”t真正(y))包含(“时间”) ylabel (“振幅”)传说(“原始”，“Beamformed”）

图中包含一个轴对象。axis对象包含2个line类型的对象。这些对象表示原始的、波束形成的。

使用MVDR权重绘制阵列响应模式。

模式(数组、fc (180:180) 0“PropagationSpeed”c.．.“重量”w,“CoordinateSystem”，“矩形”，.．.“类型”，“powerdb”）;

图中包含一个轴对象。标题为azuth Cut(仰角= 0.0°)的axis对象包含一个类型为line的对象。该对象表示300mhz。

算法

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MVDR波束形成

MVDR波束形成器使信噪比最大化。

从一个到达数组元素的信号开始。假设X它是复值吗N——- - - - - -米表示信号到达阵列的数据矩阵。N阵列中传感器的数量和米是每个信号的采样或快照的数量。为了数学上的方便，这个矩阵是矩阵的转置X论点。每行X表示对应数组的数据时间序列。这里给出了信号的信噪比。

$年代 N R ＝ \frac{{| w^{H} 年代 |}^{2}}{w^{H} R_{我 + N}^{} w}$

正确地，分母中的协方差矩阵是噪声和任何干扰的协方差矩阵。你可以改变比例w而不影响信噪比。因此，您可以选择归一化w使波束形成的MVDR估计权为w = R^－1v / v^H房车在哪里R数据是协方差矩阵吗R = E[xx .^H］．

对角加载

由于小样本量和转向矢量误差，对角加载提供了波束形成器的鲁棒性。

数据精度

System对象支持输入数据、属性和参金宝app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] Van Trees, H。优化阵列处理．纽约:Wiley-Interscience, 2002。

[2] Frost, O.“线性约束自适应阵列处理算法”，IEEE论文集．1972年8月，第60卷第8期，第926-935页。

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)．
System对象支持输入数据、属性和参金宝app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。

版本历史

在R2011a中引入

另请参阅

分阶段。FrostBeamformer|分阶段。PhaseShiftBeamformer|分阶段。lCMVBeamformer|分阶段。年代ubbandMVDRBeamformer

分阶段。米VDRBeamformer

描述

创建

语法

描述

属性

SensorArray- - - - - -传感器阵列分阶段。齿龈具有默认属性值的数组(默认)|相控阵系统工具箱™阵列

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

OperatingFrequency- - - - - -工作频率300年e6(默认)|积极的标量

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

TrainingInputPort- - - - - -启用培训数据输入假(默认)|真正的

DirectionSource- - - - - -波束形成方向源“属性”(默认)|输入端口的

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

依赖关系

NumPhaseShifterBits- - - - - -移相器量化位数0(默认)|非负整数

WeightsOutputPort- - - - - -启用波束形成权值输出假(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P——- - - - - -N矩阵

依赖关系

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

依赖关系

输出参数

Y-波束形式输出复数的米——- - - - - -l矩阵

W-波束形成权重复数的N——- - - - - -l矩阵。

依赖关系

对象的功能

所有系统对象通用

例子

MVDR波束形成

算法

MVDR波束形成

对角加载

数据精度

参考文献

扩展功能

C/ c++代码生成使用MATLAB®Coder™生成C和c++代码。

版本历史

另请参阅

`SensorArray`- - - - - -传感器阵列
`分阶段。齿龈`具有默认属性值的数组(默认)|相控阵系统工具箱™阵列

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

`OperatingFrequency`- - - - - -工作频率
`300年e6`(默认)|积极的标量

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

`TrainingInputPort`- - - - - -启用培训数据输入
`假`(默认)|`真正的`

`DirectionSource`- - - - - -波束形成方向源
`“属性”`(默认)|`输入端口的`

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

`NumPhaseShifterBits`- - - - - -移相器量化位数
`0`(默认)|非负整数

`WeightsOutputPort`- - - - - -启用波束形成权值输出
`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P——- - - - - -N矩阵

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

`Y`-波束形式输出
复数的米——- - - - - -l矩阵

`W`-波束形成权重
复数的N——- - - - - -l矩阵。

C/ c++代码生成
使用MATLAB®Coder™生成C和c++代码。