{blockLibraryPP_blocksPP_FF_PhasedSS_ArraySS_SystemSS_ToolboxFF_BeamformingFF_GSCSS_BeamformerPP_label}
通用侧叶抑制器
类型: GSCBeamformer
|
图书馆中的路径: |
说明
GSC 波束形成器*实现了广义边音消除（GSC）。GSC 波束形成器*分离输入信号阵列，并通过正常波束形成器路径和边音消除路径发送。该算法首先将阵列预调至波束成形器方向，然后自适应地选择滤波器权重，以最大限度地减小边叶抑制路径输出端的功率。该算法使用最小均方（LMS）法计算自适应权重。波束产生的最终信号是两个路径输出的差值。
端口
输入
X - 输入信号
M乘N的复矩阵
输入信号的矩阵 by ，其中 是信号的采样数， 是阵元数。
数据类型: Float16, Float32, Float64, Int8, Int16, Int32, Int64, UInt8, UInt16, UInt32, UInt64
*支持复数：是
Ang - 输出信号形成的方向
2乘1的实向量
以"[方位角；仰角]"形式给出的 2 乘 1 实矩阵信号发射方向。方位角应在 -180° 至 180° 之间。仰角的范围应在 -90° 至 90° 之间。角度是相对于阵列的本地坐标系指定的。
依赖关系
要使用该端口，请将 波束成形方向来源 参数设置为 "输入端口"。
数据类型: Float16, Float32, Float64, Int8, Int16, Int32, Int64, UInt8, UInt16, UInt32, UInt64
参数
主要参数
信号传播速度 (m/s) - 信号传播速度，m/s
3e8（默认值） | 正标量
信号传播速度的实正标量。默认值为光速：3e8 m/s。
测量单位为米/秒。
数据类型: Float16, Float32, Float64, Int8, Int16, Int32, Int64, UInt8, UInt16, UInt32, UInt64
继承采样率 - 从上游区块继承采样率
已启用（默认） | 已禁用
选择此参数可继承上游区块的采样率。否则，请使用 Sample rate (Hz) 指定采样频率。
数据类型: Bool
采样率 (Hz) 是信号的采样率
1e6（默认值） | "正标量
信号的采样频率，指定为正标量。测量单位为赫兹。
依赖关系
要使用该参数，请取消选中 继承采样率。
数据类型: Float16, Float32, Float64, Int8, Int16, Int32, Int64, UInt8, UInt16, UInt32, UInt64
信号路径 FIR 滤波器长度 - 信号路径 FIR 滤波器的阶数
1（默认值） | `正整数
信号路径上 FIR 滤波器的阶数，指定为正整数。FIR 滤波器是一个三角函数。
自适应滤波器步长 - 自适应 LMS 滤波器步长系数
0.1（默认值） |`正标量
自适应滤波器步长系数，指定为正标量。该值除以边叶抑制路径中的总功率，就决定了 LMS 算法实际使用的自适应滤波器步长。
波束成形方向（度） - 波束成形方向
一个 2-by-1 实矩阵。
波束成型方向以 2-by-1 实数矩阵形式给出，其中每列为 [方位角;仰角]。角度单位为度。方位角必须介于−180° 和 180° 之间。仰角必须在−90° 到 90° 之间。角度是相对于阵列的本地坐标系指定的。
依赖关系
要使用此参数，请将 波束成形方向来源 参数设置为 "属性"。
*波束成形方向源*是波束成形方向的源
输入端口
波束成形方向的来源，设置为 Property 或 Input port。
-
Property- 使用 Beamforming direction (deg) 参数定义方向。 -
输入端口"- 方向由*Ang 端口输入*定义。
要素
元素类型 - 天线阵列元素类型
各向同性天线（默认） | `心形天线 | `余弦天线 | `自定义天线 | `高斯天线 | `正弦天线 | `全向麦克风 | `自定义麦克风
天线阵列元件类型。
可用值：
-
各向同性天线"。
-
心形天线
-
余弦天线
-
定制天线
-
高斯天线
-
正弦天线
-
全向麦克风
-
定制麦克风
工作频率范围 (Hz) - 天线阵列元件的工作频率范围
[0,1e20]（默认）` | `实数矢量字符串 1 乘 2
天线阵元的工作频率范围，以 1×2 的字符串矢量形式表示，格式为 [LowerBound,UpperBound]。在此频率范围之外，天线阵元无响应。频率测量单位为 Hz。
依赖关系
要使用此参数，请将 元件类型 设置为 "各向同性天线"、"余弦天线 "或 "全向麦克风"。
元件背面的障板 - 考虑通过图案的后波束辐射到`各向同性天线元件`或`全向麦克风`的后半球。
关闭（默认）` | 开启
设置此标志可排除对后半球的辐射。来自后半球的所有方位角在与宽边方向的 ±90° 间隔之外的响应均设为零。广角方向定义为方位角为 0°，位置角为 0°。
依赖关系
要使用此参数，请将*元件类型*参数设置为 "各向同性天线 "或 "全向麦克风"。
空轴方向 - 沿空辐射的轴方向。
-x （默认） | +x | +y | -y | +z | `-z
沿零辐射的轴向。
依赖关系
要使用此参数，请将 元素类型 参数设置为 "心形天线"。
余弦图案的指数 - 指定余弦图案形状时的指数度指数
[1.5,1.5]（默认）` | |非负值标量 |非负值 1 乘 2 的实数矩阵。
余弦模型的幂指数为非负标量或 1 乘 2 的非负值实数矩阵。 如果*余弦模式的指数*是 1 乘 2 向量，第一个元素是方位角方向的指数度指数，第二个元素是位置角方向的指数度指数。当该参数为标量时，方位角和仰角方向上的余弦值将被提升到相同的程度。
依赖关系
要使用此参数，请将*元素类型*参数设置为 "余弦天线"。
工作频率矢量 (Hz) - 天线阵列元素的工作频率数组
[0,1e20]（默认）` |"真实字符串向量"。
天线阵元的工作频率数组，以字符串矢量 1 表示， ，实数值递增。在该矢量的最小和最大元素所给出的频率范围之外，该元素没有任何响应。频率测量单位为赫兹。
依赖关系
要使用此参数，请将 元素类型 参数设置为 "自定义天线 "或 "自定义麦克风"。使用 频率响应 (dB) 参数设置这些频率的响应。
频率响应 (dB) - 天线阵列元素的频率响应
[0,0]（默认）|"真实矢量字符串"。
自定义天线阵元的频率响应由 工作频率矢量 (Hz) 参数决定。频率响应 (dB)* 矢量的尺寸必须与*工作频率矢量 (Hz)* 参数定义的矢量尺寸一致。
依赖关系
要使用此参数，请将*元素类型*参数设置为 "自定义天线 "或 "自定义麦克风"。
输入模式坐标系 - 选择自定义天线模式的坐标系
az-el （默认） | phi-theta。
选择用户天线图案坐标系，可指定 az-el 或 phi-theta。选择 az-el 时，方位角（度） 和*仰角（度）* 参数用于指定方向模式点的坐标。选择 "phi-theta "时，Phi 角 (deg) 和 Theta 角 (deg) 参数用于设置图案点的坐标。
依赖关系
要使用此参数，请将 元素类型 参数设置为 "自定义天线"。
方位角（度） - 天线辐射模式的方位角
[-180:180]（默认）` | `real vector-string ` - 天线辐射模式的方位角。
方位角值，天线辐射模式将在 作为矢量字符串 1 计算。 必须大于 2。方位角值必须在−180° 至 180° （包括 180°）的范围内，并严格按照升序排列。
依赖关系
要使用此参数，请将 *元素类型*参数设置为 "自定义天线"，并将 *输入图案坐标系*参数设置为 "az-el"。
仰角（度） - 天线图案位置角度值
[-90:90]（默认） | real vector-string。
您希望在 处计算辐射模式为矢量 1 的位置角值。 必须大于 2。角度的测量单位为度。仰角必须在−90°到 90°（含 90°）的范围内，并严格按照升序排列。
依赖关系
要使用此参数，请将 元素类型 参数设置为 "自定义天线"，并将 输入图案坐标系 参数设置为 "az-el"。
Phi Angles (deg) - 天线图案的 Phi 角值
[0:360]（默认）` | P 上的 "实际矢量线 1
指定天线辐射模式点的角度坐标 Phi。定义为 上的实向量字符串 1。 必须大于 2。角度的测量单位为度。角度 Phi 的值必须在 0° 至 360° 的范围内，并严格按升序排列。
依赖关系
要使用此参数，请将 *元素类型*参数设置为 "自定义天线"，并将 *输入图案坐标系*参数设置为 "phi-theta"。
Theta Angles (deg) - 天线辐射模式的 Theta 角度值
Q上的实向量线 1
天线辐射模式指定点的 Theta 角坐标。定义为 上的实向量字符串 1。 必须大于 2。角度的测量单位为度。角度 Theta 的值必须在 0° 至 180° 的范围内，并严格按升序排列。
依赖关系
要使用此参数，请将 元素类型 参数设置为 "自定义天线"，并将 输入图案坐标系 参数设置为 "phi-theta"。
幅值模式 (dB) 是天线模式的幅值
zeros(181,361)（默认）` | P 上的 Q 实矩阵` | L 上的 P 实阵列 Q
天线图案幅度以矩阵 by 或阵列 by by 的形式给出。
-
如果*输入图案坐标系*参数设置为`az-el`，则 等于*仰角（度）*参数定义的矢量长度，反过来， 等于*方位角（度）*参数定义的矢量长度。
-
如果*输入图案坐标系*参数设置为 "phi-theta"，则 等于*Theta 角（度）*参数定义的矢量长度，反过来， 等于*Phi 角（度）*参数定义的矢量长度。
的值等于 * 运行频率矢量 (Hz)* 参数的值。
-
如果该参数的值是 到 的矩阵，则对 工作频率矢量 (Hz) 参数中指定的所有频率采用相同的方案。
-
如果该参数的值是一个数组 至 至 ，则数组中的每个元素 至 都指定了*工作频率矢量 (Hz)* 参数中指定的相应频率的模式。
依赖关系
要使用此参数，请将*元素类型*参数设置为 "自定义天线"。
Phase pattern (deg) - 自定义天线辐射模式的相位
zeros(181,361)（默认）` | P 上的 Q 实矩阵 | `L 上的 P 实阵列 Q
组合天线的相位辐射模式，以矩阵 on 或阵列 on on 的形式给出。
-
如果*输入图案坐标系*参数设置为 "az-el"，则 等于*仰角（度）*参数定义的矢量长度，反过来， 等于*方位角（度）*参数定义的矢量长度。
-
如果*输入图案坐标系*参数设置为 "phi-theta"，则 等于*Theta 角（度）*参数定义的矢量长度，反过来， 等于*Phi 角（度）*参数定义的矢量长度。
的值等于 * 运行频率矢量 (Hz)* 参数的值。
-
如果该参数的值是 到 的矩阵，则对 工作频率矢量 (Hz) 参数中指定的所有频率采用相同的方案。
-
如果该参数的值是一个数组 至 至 ，则数组中的每个元素 至 都指定了*工作频率矢量 (Hz)* 参数中指定的相应频率的模式。
依赖关系
要使用此参数，请将*元素类型*参数设置为 "自定义天线"。
将元素法线与阵列法线对齐 - 将天线阵列元素的法线与阵列法线对齐
开（默认）` | 关
如果 "启用"，则旋转天线元素的图案，使其与阵列法线对齐。如果 "关闭"，则不旋转天线元素的图案。
如果天线用于天线阵中，且*输入图案坐标系*参数设置为 "az-el"，则选中该复选框可旋转图案，使元素坐标系的 x 轴沿阵列法线指向。如果没有选择，则使用未旋转的元素图案。
如果天线用于天线阵中，且 *输入图案坐标系 * 参数设置为 phi-theta，则选择该复选框可旋转图案，使元素坐标系的 Z 轴沿阵列法线指向。
该参数与 URA 和 UCA 阵列的 Array Normal 参数一起使用。
依赖关系
要使用此参数，请将 元素类型 参数设置为 "自定义天线"。
Radiation pattern beamwidth (deg) - 天线图案波束宽度
[10,10]（默认）` | 实数标量 | `实数矢量字符串 1 乘 2
天线模式波束宽度（度）。
依赖关系
要使用此参数，请将 元素类型 参数设置为 "高斯天线"。
极性模式频率 (Hz) - 麦克风极性模式的频率值
1e3（默认）` |real scalar |real vector-string 1 on L。
极性辐射模式的频率值以 上的实数标量或实数矢量字符串 1 的形式给出。频率在参数 工作频率矢量 (Hz) 指定的频率范围内。
依赖关系
要使用该参数，请将*元件类型*参数设置为 "定制麦克风"。
极性模式角度（度） - 麦克风极性模式的角度值
[-180:180]（默认） |`P`上的实向量字符串 1。
麦克风极性模式的角度值以矢量 的形式指定。角度从麦克风的中心轴开始测量，范围从−180° 到 180° （包括 180°）。
依赖关系
要使用此参数，请将 * 元素类型* 参数设置为 "自定义麦克风"。
极性模式 (dB) - 麦克风的极性模式
zeros(1,361)（默认）` | `real vector-string 1 to L' （实向量字符串 1 至 L
将用户麦克风元件的极性模式幅度设置为实数矢量字符串 1 by ，其中 是 Polar pattern frequencies (Hz) 参数中指定的频率数。该字符串表示在 极性模式频率 (Hz) 中指定的相应频率上测量的极性模式幅度。方向模式是在方位面上测量的。在方位面上，位置角为 0°，中心轴方位角为 0°，仰角为 0°。极性图案围绕中心轴对称。根据极坐标图，您可以在三维空间中构建麦克风的辐射模式。
依赖关系
要使用此参数，请将*元件类型*参数设置为 "自定义麦克风"。
数组
几何 - 数组几何
ULA（默认）` | URA | UCA | `共形阵列
数组的几何形状，指定为
-
ULA`是均匀线性阵列。
-
URA- 均匀矩形数组。 -
UCA- 均一圆形数组。 -
Conformal Array- 元素的任意排列。
元素数 - 阵列元素数
对于 ULA 阵列为 2，对于 UCA 阵列为 5（默认值）` | | 大于或等于 2 的整数
ULA 或 UCA 阵列的元素数，用大于等于 2 的整数表示。
依赖关系
要使用该参数，请将 Geometry 参数设置为 "ULA "或 "UCA"。
数组大小 - URA 数组大小
[2 2]（默认） | 正整数 | `正整数 1 乘 2 的向量
URA 数组大小，指定为正整数或正整数 1 乘 2 的向量。
-
如果数组大小是 1 乘 2 的向量，则向量为
[数组行数,数组列数]。 -
如果数组的大小是整数，则数组的行数和列数相同。
对于 URA，数组元素的索引从上到下依次为最左边的一列，然后从左到右依次为下一列。图中显示了一个数组，其 Array size 参数的值为"[3 2]"，即有三行两列。
依赖关系
要使用该参数，请将 Geometry 参数设置为 URA。
元素间距（米） - 阵列元素之间的距离
` ULA 阵列为 0.5，URA 阵列为 [0.5 0.5]（默认值）` | ` ULA 或 URA 阵列为正标量 | ` URA 阵列为正整数 1 乘 2 的向量`。
数组中相邻元素之间的距离：
-
ULA- 以正标量形式指定两个相邻数组元素之间的距离。 -
URA- 将距离指定为正标量或正值 1 乘 2 的矢量。如果 Element spacing (m) 是一个标量，则行与列之间的距离相等。如果 Element spacing (m) 是矢量，则矢量为[SpacingBetweenArrayRows,SpacingBetweenArrayColumns]。
依赖关系
要使用该参数，请将 Geometry 参数设置为 ULA 或 URA。
阵列轴 - ULA 的线性轴方向
y（默认）` | x | z
指定为 y、x 或 z 的 ULA 线性轴的方向。在本地阵列坐标系中，ULA 阵列的所有元素都沿此轴均匀分布。
依赖关系
-
要使用此参数，请将 Geometry 参数设置为
ULA。 -
如果程序块只支持 ULA 阵列，也可以使用该参数。
元素网格 - URA 元素位置的网格
矩形（默认）` | 三角形`。
指定为矩形或三角形的 URA 元素位置网格。
-
矩形"--按行和列对齐所有元素。
-
三角形"--将矩形网格偶数行的元素向行轴的正方向移动。偏移量是元素间距的一半，行的大小。
依赖关系
-
要使用此参数，请将 Geometry 参数设置为
URA。
阵列法线 - 阵列法线的方向
URA阵列的法线方向为`x，UCA阵列的法线方向为`z（默认）` | y
数组法线方向指定为 x、y 或 z。
平面阵列的元素位于与所选阵列法线方向正交的平面内。元素的角坐标方向沿阵列法线方向。
-
x- 阵列元素位于 yz 平面上。所有元素的角坐标向量都沿 x 轴方向。 -
y` - 阵列元素位于 zx 平面。所有元素的角度坐标矢量都沿 y 轴指向。
-
z- 数组元素位于 xy 平面。所有元素的角度坐标矢量都沿 z 轴指向。
依赖关系
要使用此参数，请将 Geometry 参数设置为 URA 或 UCA。
UCA 半径 (m) - UCA 阵列半径
0.5（默认值）` |"正标量"。
UCA 阵列半径，正标量。
依赖关系
要使用此参数，请将 Geometry 参数设置为 UCA。
元素位置（m） - 共形阵列元素的位置
[0,0,0,0]（默认）` | 3 乘 N 的实矩阵。
共形数组元素的位置是一个 3 乘 的实值矩阵，其中 是共形数组中元素的个数。该矩阵的每一列代表阵列元素在阵列局部坐标系中的位置 [x;y;z]。局部坐标系的原点是 (0,0,0)。测量单位为米。
依赖关系
要使用该参数，请将*几何*参数设置为 "共形阵列"。
Element normals (deg) - 共形数组元素的法向量方向
[0, 0] | `向量列 2 乘 1 | 矩阵 2 乘 N
共形数组元素法向量的方向，以 2 乘 1 的向量列或 2 乘 的矩阵形式给出。 表示数组中元素的个数。对于矩阵，每一列都以"[方位角，仰角]"的形式指定相应元素相对于本地坐标系的法线方向。在本地坐标系中，正 x 轴与共形阵列的法线方向一致。如果参数值为 2-by-1 列向量，则所有阵元都使用相同的指向方向。
元素位置（m）* 和元素法线（deg）* 参数可用于表示元素对之间通过某些变换而产生差异的任何排列。这些变换包括平移、方位角旋转和仰角旋转。但是，您不能使用需要相对于法线方向旋转的变换。
依赖关系
要使用此选项，请将 Geometry 参数设置为 "共形阵列"。
锥度 - 改变天线阵列元素的方向模式
1（默认）` | 复合标量 | 复合矢量。
天线阵元指向性图的变化在 指定为复数标量或复数矢量 1，其中 是天线阵元的数量。
改变指向性图的系数也称为元素权重，是天线阵元素响应的乘积。这些系数同时改变响应的振幅和相位，以减少边叶或主响应轴的方向。
如果 Taper 是标量，则对每个元件应用相同的权重。如果 Taper 是一个矢量，则矢量中的权重会应用到相应的天线阵元上。权重的数量必须与天线阵元的数量一致。
了解更多关于泛化侧叶抑制的信息
广义侧叶抑制器（GSC）是线性限制最小方差（LCMV）波束形成器的有效实现。LCMV 波束成形器在保持一个或多个指定方向功率的同时，将阵列的输出功率降至最低。这种波束成形器被称为约束波束成形器。计算约束波束成形器的精确权值是可能的，但如果元素数量较多，计算成本会很高。计算时需要反演较大的空间协方差矩阵。GSC 算法将有约束 LCMV 自适应优化问题转化为无约束自适应问题，从而简化了算法的实现。
在 GSC 算法中，传入的传感器数据被分为两条信号路径，如框图所示。上层路径是传统的波束成形器。下部路径是自适应无约束波束成形器，其目的是使 GSC 的输出功率最小。GSC 算法包括以下步骤：
-
通过对输入信号进行时移，对元件传感器数据进行预对齐。时间预对齐对齐所有元件传感器信号。时间偏移取决于输入信号的角度。
-
将经过预处理的信号通过上层路径传入带有固定权重的传统波束成形器 。
-
将预处理后的信号通过下路径送入阻塞矩阵 。阻塞矩阵与信号正交，并将信号从下层路径移除。
-
通过一组 FIR 滤波器对下层路径信号进行滤波。信号路径 FIR 滤波器长度*参数指定了滤波器的长度。滤波器系数是自适应滤波器 的权重。
-
计算上下信号路径之间的差值。这个差值就是光束产生的 GSC 输出信号。
-
将生成的输出波束送回滤波器。使用最小均方根（LMS）方法自适应滤波器加权系数。自适应 LMS 步长是*自适应滤波器步长*参数中指定的值除以总信号功率。
