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GSC Beamformer

广义旁瓣抑制器。

类型: GSCBeamformer

gsc beamformer

图书馆中的路径:

/Phased Array Systems/Beamforming/GSC Beamformer

资料描述

座 GSC Beamformer 实现广义旁瓣抑制器（generalized sidelobe cancellation,GSC)。 *GSC波束形成器*单元分离传入信号的阵列，并通过射线成形器的常规路径和具有旁瓣抑制的路径发送它们。 该算法首先将阵列预先调整到波束形成的方向，然后自适应地选择滤波器权值以最小化旁瓣抑制路径的输出功率。 该算法使用最小二乘（lms）方法来计算自适应权重。 光束产生的最终信号是两个路径的输出之间的差。

港口

入口

X—输入信号通：q[<br>’复数矩阵M by N`

输入信号，指定为矩阵 上 ，在哪里 -信号样本的数目，以及 -数组元素的数量。

数据类型'Float16,'Float32',Float64,Int8,Int16,Int32,Int64,Uint8,UInt16,UInt32,`UInt64'

支持复数:是

Ang—输出信号传递的形成方向：q[<br>]'一个2乘1的实向量`

信号的辐射方向被指定为`[AzimuthAngle;ElevationAngle]形式的2乘1实数矩阵。 方位角必须在从-180°到`180°'的范围内。 仰角必须在-90°`到`90°`的范围内。 角度相对于阵列的局部坐标系进行设置。

依赖关系

要使用此端口，请将波束形成方向的*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'

出口；出口

*Y*为通束产生的输出信号：q[<br>’复矢量M乘1`

作为复矢量返回的输出信号 在1，在哪里 -信号样本的数量。

数据类型'Float16,'Float32',Float64,Int8,Int16,Int32,Int64,Uint8,UInt16,UInt32,`UInt64'

支持复数:是

参数

主要

信号传播速度（m/s）-信号传播速度，m/s通过：q[<br>]'3e8（默认）|/'正标量`

实正标量形式的信号的传播速度。 光速的默认值为`3e8m/s'。

测量单位为米每秒。

数据类型'Float16,'Float32',Float64,Int8,Int16,Int32,Int64,Uint8,UInt16,UInt32,`UInt64'

继承采样率-从更高级别的传递继承采样率：q blocks[<br>]enabled（默认情况下）'|'disabled

选择此选项可从较高块继承采样率。 否则，请使用*Sample rate(Hz)*参数指定采样率。

数据类型’Bool'

采样率（Hz）-通过信号的采样率：q[<br>]'1e6（默认）|/'正标量`

信号的采样频率，设置为正标量。 测量单位为赫兹。

依赖关系

要使用此选项，请取消选中*继承采样率*复选框。

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-通过信号路径上FIR滤波器的顺序：q[<br>]'1（默认）|/'正整数`

信号路径上的FIR滤波器的阶数，设置为正整数。 FIR滤波器是delta函数。

自适应滤波器步长-自适应LMS滤波器通过的步长系数：q[<br>]'0.1（默认）|/'正标量`

自适应滤波器的步长系数，设置为正标量。 该值除以旁瓣抑制路径中的总功率，确定了LMS算法使用的自适应滤波器的实际步长。

波束形成方向（deg）-射线形成方向传递：q[<br>]'[0;0]（默认）|'2乘1实矩阵

射线形成的方向，定义为2乘1的实矩阵，其中每列的形式为[AzimuthAngle;ElevationAngle]。 角度测量单位为度。 方位角应在 −180°至180°。 仰角应在 −90°至90°。 角度相对于阵列的局部坐标系进行设置。

依赖关系

要使用此参数，请将波束形成方向的*源*参数设置为"属性"。

波束形成方向的源—波束形成方向通道的源：q[<br>]属性（默认）|/'输入端口

波束形成方向的源被设置为’属性’或’输入端口'。

  • "属性"-使用*波束形成方向(deg)*参数设置方向。

  • '输入端口—-方向由对*Ang*端口的输入决定。

传感器阵列

指定传感器数组为-设置传递数组的方法：q[<br>]数组（无子数组）（默认）

数组赋值方法，可用值:

  • '阵列(无子阵列)`

元素

元素类型-天线阵列元素的类型通过：q[<br>]'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|’Sinc天线|’Omni麦克风|`自定义麦克风'

天线阵元的类型。

可用值:

  • "各向同性天线"

  • "心形天线"

  • '余弦天线`

  • "自定义天线"

  • '高斯天线`

  • 'Sinc天线`

  • "全方位麦克风`

  • "自定义麦克风`

工作频率范围(Hz)-通天线阵元的工作频率范围:q[<br>]'[0,1e20](默认)|/'一个实矢量是一个1乘2行`

以[LowerBound，UpperBound]形式的矢量行1乘2形式的天线阵元的工作频率范围。 元件在该频率范围之外没有响应。 频率测量单位为Hz。

依赖关系

要使用此参数，请将*元素类型*参数设置为"各向同性天线"、"余弦天线"或"全向麦克风"。

挡板元件的背面-占辐射通过辐射方向图的后波束进入`各向同性天线元件`或`全向麦克风’的后半球传递:q[<br>]'禁用(默认情况下)|/'启用`

设置此标志以排除对后半球的辐射。 来自后半球在距宽侧的±90°范围之外的所有方位角处的响应被设置为零。 广角方向定义为方位角为0°，仰角为0°。

依赖关系

要使用此参数，请将*元素类型*参数设置为"各向同性天线"或"全向麦克风"。

零轴方向-轴沿零辐射的方向。 传递：q[<br>]'-x（默认）|/'+x|'+y|’-y|/'+z|’-z

轴的方向是沿着零辐射。

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"。

余弦模式的指数-定义余弦辐射模式形状时的指数通过：q[<br>]'[1.5,1.5]（默认）|/'非负标量`|'非负值为1乘2的实数矩阵`

非负标量或非负值的1乘2实数矩阵形式的余弦模型的指数的指数。 如果余弦模式*的*指数是1乘2矢量，那么第一个元素是方位角方向的指数，第二个元素是地点角度方向的指数。 使用此参数的标量值，方位角和高程方向的余弦将提高到一个幂。

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"。

工作频率向量(Hz)-天线阵元的工作频率数组
'[0,1e20](default)|/'实数向量为字符串`

行向量1形式的天线阵元的工作频率的阵列。 增加实际值。 元素没有超出由该向量的最小和最大元素指定的频率范围的响应。 频率测量单位为Hz。

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"。 要设置这些频率下的响应，请使用*频率响应(dB)*参数。

频率响应(dB)-天线阵元的频率响应传递:q[<br>]'[0,0](默认)|/'实矢量串`

天线阵列的用户元件的频率响应由参数*工作频率矢量(Hz)*确定。 *频率响应(dB)*矢量的尺寸必须与*工作频率矢量(Hz)*参数指定的矢量的尺寸相匹配。

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"。

输入方向图坐标系—选择用户天线通的辐射方向图的坐标系：q[<br>]'az-el(默认)|'phi-theta

用户天线的辐射方向图的坐标系的选择由`az-el`或`phi-theta’指示。 当选择’az-el`时，*方位角(deg)*和*高程角(deg)*参数用于设置方向图案点的坐标。 指定`phi-theta`参数时，*Phi angle(deg)*和*Theta angles(deg)*参数用于设置零件点的坐标。

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(deg)-天线辐射方向图的方位角通过:q[<br>]'[-180:180](默认)|/'实矢量为字符串`

方位角的值，这将用于计算天线方向图的形式的矢量行1上 . 它必须超过2。 方位角应在 −包括180°至180°，并按严格的升序排列。

依赖关系

要使用此参数，请将*Element type*参数设置为`Custom Antenna`，将*Input Pattern Coordinate System*参数设置为`az-el'。

仰角(deg)-天线方向图位置通过的角度的值：q[<br>][-90:90](默认)'/'真实向量是字符串

有必要以矢量1的形式计算辐射图的位置角度的值 . 它必须超过2。 角度的测量单位是度。 仰角应在 −包括90°至90°，并按严格的升序排列。

依赖关系

要使用此参数，请将*Element type*参数设置为`Custom Antenna`，将*Input Pattern Coordinate System*参数设置为`az-el'。

Phi Angles(deg)—天线辐射方向图的Phi angles的值
'[0:360](default)'/'实向量是P上的第1行`

设置天线辐射方向图的两个点的角坐标。 它们被定义为一个真正的向量-行1上 . 它必须超过2。 角度的测量单位是度。 Phi角的值应该在0°到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*Element type*参数设置为"Custom Antenna"，将*Input Pattern Coordinate System*参数设置为"phi-theta"。

Theta Angles(deg)-天线通的Theta辐射方向图的角度的值：q[<br>]'[0:180](默认)'/'real vector-row1on Q`

置天线辐射方向图的Θ点的角坐标。 它们被定义为一个真正的矢量-行1上 . 它必须超过2。 角度的测量单位是度。 Θ角的值必须在0°到180°之间，并严格按升序排列。

依赖关系

要使用此参数，请将*Element type*参数设置为"Custom Antenna"，将*Input Pattern Coordinate System*参数设置为"phi-theta"。

幅度方向图(dB)-天线辐射方向图的幅度通过:q[<br>]'零(181.361)(默认)|/'p上的实矩阵Q`|`L上的P上的实阵Q'

天线方向图的值，设为矩阵 上 或数组 上 上 .

  • 如果*Input Pattern Coordinate System*参数设置为’az-el'，则 等于由*仰角(deg)*参数定义的矢量的长度，依次, -由*方位角(deg)*参数定义的矢量的长度。

  • 如果*输入图案坐标系*参数设置为’phi-theta'，则 等于参数*Theta Angles(deg)*定义的向量的长度，依次, -由*Phi Angles(deg)*参数定义的矢量长度。

价值 等于*工作频率矢量(Hz)*参数的值。

  • 如果此参数的值是矩阵 上 ，则对参数*工作频率矢量(Hz)*中指定的所有频率应用相同的方案。

  • 如果值是数组 上 上 ，每个元素 上 阵列为参数*工作频率向量(Hz)*中指定的相应频率定义模板。

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"。

相位方向图(deg)-用户天线通过的辐射方向图的相位:q[<br>]'零(181,361)(默认)|'p上的实矩阵Q|`L上的P上的实阵Q'

组合天线的相位辐射方向图，定义为矩阵 上 或数组 上 上 .

  • 如果*Input Pattern Coordinate System*参数设置为’az-el'，则 等于由*仰角(deg)*参数定义的矢量的长度，依次, -由*方位角(deg)*参数定义的矢量的长度。

  • 如果*输入图案坐标系*参数设置为’phi-theta'，则 等于参数*Theta Angles(deg)*定义的向量的长度，依次, -由*Phi Angles(deg)*参数定义的矢量长度。

价值 等于*工作频率矢量(Hz)*参数的值。

  • 如果此参数的值是矩阵 上 ，则对参数*工作频率矢量(Hz)*中指定的所有频率应用相同的方案。

  • 如果值是数组 上 上 ，每个元素 上 阵列为参数*工作频率向量(Hz)*中指定的相应频率定义模板。

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相对于网格法线对齐
'enabled(默认情况下)|'disabled

如果参数值为’使能`，则天线元件的辐射方向图被旋转以与阵列的法线对齐。 如果它是’off`，那么元素的绘图不会旋转。

如果天线用于天线阵列，并且*输入方向图坐标系*参数具有值’az-el`，则选中此框将旋转辐射方向图，使元素坐标系的x轴沿阵列法线指向。 如果没有选择，则在没有旋转的情况下使用元素模板。

如果天线用于天线阵列，并且*输入方向图坐标系*参数具有值’phi-theta`，则选中此框将旋转辐射方向图，使元素坐标系的z轴沿着阵列的法线指向。

将此参数与URA和UCA数组的*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"。

辐射方向图波束宽度(deg)-天线方向图通过的波束宽度:q[<br>][10,10](默认)|/'实标量|/'一个实向量是一个1乘2行

度的天线方向图的波束宽度。

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"。

极坐标模式频率(Hz)-麦克风通道极坐标模式的频率值：q[<br>]'1e3(默认)|/'真实标量|/'真实矢量-L上的第1行`

极性辐射模式的频率值被设置为一个真正的标量或一个真正的矢量-行1上 . 频率在参数*工作频率矢量(Hz)*指定的频率范围内。

依赖关系

要使用此参数，请将*元素类型*参数设置为"自定义麦克风"。

极坐标模式角度(deg)-麦克风通道的极坐标辐射模式的角度值：q[<br>’[-180:180]（默认）'/'实矢量为P上的第1行`

麦克风的极辐射方向图的角度值被设置为矢量 . 角度是从麦克风的中心轴测量的，应该在 −包括180°至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"。

极坐标模式(dB)—麦克风通道的极坐标方向模式：q[<br>]'零(1,361)(默认)|/'真实矢量-L上的第1行`

以实矢量的形式设置用户麦克风元件的极辐射图案的值-行1上 ，在哪里 -参数*极坐标模式频率(Hz)*中指定的频率数。 字符串表示在*极谱图频率(Hz)*中指定的相应频率下测量的极谱图的值。 辐射方向图是在方位角平面上测量的。 在方位角平面中，仰角为0°，中心轴方位角为0°，仰角为0°。 极辐射图案围绕中心轴对称。 基于极坐标图，能够在三维空间中构造麦克风定向图案。

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"。

阵列

几何-通道数组的几何：q[<br>]'ULA（默认）|/'URA|’UCA|/`共形数组'

阵列的几何形状，设为:

  • 'ULA’是均匀的线性阵列。

  • 'URA’是一个均匀的矩形阵列。

  • 'UCA’是一个均匀的圆形阵列。

  • "共形数组—-元素的任意排列。

元素数-pass数组的元素数：q[<br>]ULA数组为2，uca数组为5（默认）|'大于或等于2的整数`

Ula或UCA数组的数组元素个数，设置为大于等于2的整数。

依赖关系

要使用此参数，请将*Geometry*参数设置为’ULA’或’UCA'。

数组大小-URA传递数组的维数：q[<br>]'[2 2]（默认）|/'正整数`/`正整数1乘2的向量'

URA数组的维数，指定为正整数或正整数1乘2的向量。

  • 如果数组的大小是1乘2的向量，则该向量的形式为'[NumberOfArrayRows,NumberOfArrayColumns]'。

  • 如果数组的大小是整数，则该数组具有相同数量的行和列。

为此，数组元素在最左边的列中从上到下索引，然后从左到右移动到下一列。 该图显示了一个数组，其中*Array size*参数具有值`[3 2]`，即它有三行和两列。

mvdr beamformer 1

依赖关系

要使用此参数，请将*Geometry*参数设置为’URA'。

元素间距（m）-传递数组元素之间的距离：Q[<br>]ULA数组为0.5，URA数组为[0.5 0.5]（默认）|ula或URA数组的正标量|'URA数组的正整数1乘2的向量'

相邻阵元之间的距离:

  • 'ULA—-将两个相邻数组元素之间的距离指定为正标量。

  • 'URA'-距离设置为正标量或正值1乘2的向量。 如果*元素间距(m)*是标量，则行和列之间的距离相等。 如果*元素间距(m)*是一个向量，那么该向量的形式为`[SpacingBetweenArrayRows,SpacingBetweenArrayColumns]`。

依赖关系

要使用此参数，请将*Geometry*参数设置为’ULA’或’URA'。

数组轴-ULA pass线性轴的方向：q[<br>]'y（默认）|/'x`|`z'

ULA直线轴的方向，设为’y`、`x`或’z'。 ULA阵列的所有元素在阵列的局部坐标系中沿该轴均匀分布。

依赖关系

  • 要使用此参数，请将*Geometry*参数设置为’ULA'。

  • 如果块仅支持ULA数组，则也使用此参数。

元素网格-URA传递元素位置的网格：q[<br>]矩形（默认）|/'三角形

URA元素位置的网格，设置为矩形或三角形。

  • "矩形"-对齐行和列中的所有元素。

  • "三角形"-将矩形网格的偶数行的元素向行轴的正方向移动。 根据行的大小，偏移量是元素之间距离的一半。

依赖关系

  • 要使用此参数，请将*Geometry*参数设置为’URA'。

数组法线-传递数组法线的方向：Q[<br>]X用于URA数组或z用于UCA数组（默认）|’y

数组的法线方向，指定为’x`，`y`或’z'。

平面阵列的元素位于与阵列法线的选定方向正交的平面内。 元的角坐标的方向沿着阵列法线的方向定向。

  • 阵列的’x’元素位于yz平面中。 所有元素的角坐标向量沿x轴定向。

  • 数组的’y’元素位于zx平面内。 所有元素的角坐标向量沿y轴定向。

  • 阵列的’z’元素位于xy平面内。 所有元素的角坐标向量沿z轴定向。

依赖关系

要使用此参数，请将*Geometry*参数设置为’URA’或’UCA'。

Uca的半径（m）-uca传递数组的半径：q[<br>]'0.5（默认）|/'正标量`

Uca阵列的半径，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）—保形数组的元素位置传递：q[<br>] [0, 0, 0] ( 默认情况下）`’一个3乘n的实矩阵

共形数组元素的位置，作为实数值3的矩阵给出 ，在哪里 -共形数组中的元素数。 该矩阵的每一列表示数组元素在数组局部坐标系中的位置[x;y;z]。 局部坐标系的原点为(0,0,0)。 测量单位为米。

依赖关系

要使用此参数，请将*Geometry*参数设置为’Conformal Array'。

元素法线（deg）-共形数组元素的法向量的方向传递：q[<br>] `[0, 0] | ` 列向量2乘1|/`矩阵2乘N'

共形数组元素的法向量的方向，指定为2乘1列向量或2乘1矩阵 . 表示数组中元素的数量。 对于矩阵，每列以`[方位角，仰角]`的形式指定相应元素的法线相对于局部坐标系的方向。 在局部坐标系中，正x轴与法线到共形阵列的方向重合。 如果参数值是2乘1列向量，那么对于数组的所有元素使用相同的指向方向。

*元素位置(m)*和*元素法线(deg)*的参数可用于表示元素对通过某些变换彼此不同的任何排列。 这些变换可以包括平移、方位角旋转和仰角旋转。 但是，不能使用需要相对于法线方向旋转的变换。

依赖关系

要使用此参数，请将*Geometry*参数设置为’Conformal Array'。

锥度-改变天线阵列的元素的辐射方向图通过：q[<br>]'1（默认）|/'复标量`|`复矢量'

天线阵元的辐射方向图的变化被设置为复数标量或复数向量1由 ，在哪里 -天线阵元的数量。

改变辐射方向图的系数（也称为单元权重）乘以天线阵列单元的响应。 这些系数改变响应的幅度和相位，以减少旁瓣或响应的主轴方向。

如果*Taper*参数的值是标量，则对每个元素应用相同的权重。 如果*锥度*是矢量，那么来自该矢量的权重被应用于天线阵列的相应元件。 尺度的数量必须与天线阵元的数量相对应。

了解更多关于广义旁瓣抑制的信息

广义旁瓣抑制器(Gsc)是线性最小色散限制(LCMV)波束成形器的有效实现。 LCMV波束形成器使阵列的输出功率最小化，同时保持在一个或多个预设方向上的功率。 这种类型的射束成形器被称为有限射束成形器。 对于有限的波束形成器，可以计算精确的权重，但是如果使用大量的单元，计算将是昂贵的。 计算需要对较大的空间协方差矩阵求逆。 GSC算法将有约束的LCMV自适应优化问题转化为无约束的自适应问题，简化了其实现。

在GSC算法中，传入的传感器数据被分成两个信号路径，如框图所示。 上部路径是常规光束整形器。 较低的路径是自适应无限波束形成器，其目的是最小化GSC的输出功率。 GSC算法由以下步骤组成:

  • 通过对输入信号进行时移来预对准元件传感器数据。 时间上的预对准将传感器元件的所有信号对准。 时移取决于传入信号的角度。

  • 通过上部路径将预处理的信号传递到具有固定重量的传统光束整形器 .

  • 将预处理的信号通过较低的路径传递到阻塞矩阵中 . 阻塞矩阵与信号正交，并从较低的路径中去除信号。

  • 通过一组FIR滤波器对较低路径信号进行滤波。 *信号路径FIR滤波器长度*参数设置滤波器的长度。 滤波器系数是自适应滤波器的权值。 .

  • 上和下信号路径之间的差值的计算。 该差值是光束产生的GSC输出信号。

  • 形成的输出光束返回滤波器。 使用最小二乘（lms）方法适应滤波器权重。 自适应LMS步长是在自适应滤波器步长参数中指定的值除以总信号功率。

gsc beamformer 1