Frost Beamformer
Неперестраиваемый формирователь диаграммы направленности.
Описание
Блок Frost Beamformer реализует неперестраиваемый формирователь диаграммы направленности. Блок включает в себя MVDR-формирователь луча во временной области на основе групп FIR-фильтров. MVDR-формирователь направляет луч в заданную сторону, а FIR-фильтры сохраняют мощность входного сигнала.
Порты
Вход
X — входной сигнал
комплексная матрица M на N
| вещественная матрица M на N
Входной сигнал, заданный в виде матрицы M на N, где M — количество отсчетов сигнала, а N — количество элементов в антенной решетке.
Типы данных: Float16
, Float32
, Float64
, Int8
, Int16
, Int32
, Int64
, UInt8
, UInt16
, UInt32
, UInt64
, Bool
Поддержка комплексных чисел: Да
XT — обучающий сигнал
комплексная матрица M на N
| вещественная матрица M на N
Входной сигнал, заданный в виде матрицы M на N, где M — количество отсчетов сигнала, а N — количество элементов в антенной решетке.
Зависимости
Чтобы использовать этот порт, установите флажок Enable training data input.
Типы данных: Float16
, Float32
, Float64
, Int8
, Int16
, Int32
, Int64
, UInt8
, UInt16
, UInt32
, UInt64
, Bool
Поддержка комплексных чисел: Да
Ang — направление формирования луча
вещественный вектор 2 на 1
Направление формирования луча, заданное в виде вещественного вектора 2 на 1, имеющего вид [AzimuthAngle;ElevationAngle]
. Единицы измерения угла — градусы. Азимутальный угол должен лежать в диапазоне от −180°
до 180°
включительно, а угол возвышения – в диапазоне от −90°
до 90°
включительно. Углы задаются относительно локальной системы координат массива.
Зависимости
Чтобы использовать этот порт, установите для параметра Source of beamforming direction значение Input port
.
Типы данных: Float16
, Float32
, Float64
, Int8
, Int16
, Int32
, Int64
, UInt8
, UInt16
, UInt32
, UInt64
, Bool
Выход
Y — выходной сигнал, сформированный по лучу
комплексный вектор M на 1
Выходной сигнал, сформированный по лучу, возвращается в виде комплексного вектора на 1. Значение — количество образцов сигнала.
Типы данных: Float16
, Float32
, Float64
, Int8
, Int16
, Int32
, Int64
, UInt8
, UInt16
, UInt32
, UInt64
, Bool
Поддержка комплексных чисел: Да
W — весовые коэффициенты формирования луча
комплексный вектор N на 1
Весовые коэффициенты при формировании луча, возвращаемые в виде комплексного вектора N на 1. Величина N — количество элементов в антенной решетке. Если для параметра Specify sensor array as установлено значение Partitioned array
или Replicated subarray
, то N представляет собой количество подмассивов.
Зависимости
Чтобы использовать этот порт, установите флажок Enable weights output.
Типы данных: Float16
, Float32
, Float64
, Int8
, Int16
, Int32
, Int64
, UInt8
, UInt16
, UInt32
, UInt64
, Bool
Поддержка комплексных чисел: Да
Параметры
Main
Signal propagation speed — скорость распространения сигнала, м/c
3e8 (по умолчанию)
| положительный скаляр
Скорость распространения сигнала в виде вещественного положительного скаляра. По умолчанию используется значение скорости света: 3e8 м/c
.
Единицы измерения — метры в секунду.
Типы данных: Float16
, Float32
, Float64
, Int8
, Int16
, Int32
, Int64
, UInt8
, UInt16
, UInt32
, UInt64
Inherit sample rate — наследовать частоту дискретизации
включено (по умолчанию)
| выключено
Установите флажок, чтобы наследовать частоту дискретизации от вышестоящих блоков. В ином случае задайте частоту дискретизации с помощью параметра Sample rate (Hz).
Sample rate (Hz) — частота дискретизации
1e6 (по умолчанию)
| положительный скаляр
Частота дискретизации сигнала в виде положительного скаляра. Единицы измерения — герцы.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, снимите флажок Inherit sample rate.
Типы данных: Float16
, Float32
, Float64
, Int8
, Int16
, Int32
, Int64
, UInt8
, UInt16
, UInt32
, UInt64
, Bool
FIR filter length — длина FIR-фильтра
1 (по умолчанию)
| положительное целое число
Длина FIR-фильтра, используемого для обработки сигнала от каждого элемента антенной решетки, задается как целое положительное число.
Типы данных: Float16
, Float32
, Float64
, Int8
, Int16
, Int32
, Int64
, UInt8
, UInt16
, UInt32
, UInt64
, Bool
Diagonal loading factor — коэффициент диагональной нагрузки для обеспечения стабильности
неотрицательный скаляр
Укажите коэффициент диагональной нагрузки в виде неотрицательного скаляра. Диагональная нагрузка — это техника, используемая для достижения надежной работы формирования луча, особенно когда обучающая сигнальная выборка мала.
Enable training data input — возможность использования обучающих данных
выключено (по умолчанию)
| включено
Установите этот флажок, чтобы задать дополнительные данные для обучения через входной порт XT
. Чтобы использовать входной сигнал в качестве обучающих данных, снимите флажок, убирающий этот порт.
Source of beamforming direction — источник направления лучевого формирования
Property (по умолчанию)
| Input port
Источник направления формирования луча, указанный как Property
или Input port
. Если для параметра Source of beamforming direction выбрано значение Property
, то направление задается с помощью параметра Beamforming direction (deg). При выборе значения Input port
направление определяется входом в порт Ang
.
Beamforming direction (deg) — направление формирования луча
вещественный вектор 2 на 1
Направление формирования луча, заданное в виде вещественного вектора 2 на 1, имеющего форму [AzimuthAngle;ElevationAngle]
. Азимутальный угол должен лежать в диапазоне от −180°` до 180°. Угол возвышения должен лежать в диапазоне от −90° до 90°. Углы задаются относительно локальной системы координат массива.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Source of beamforming direction значение Property
.
Enable weights output — опция вывода весовых коэффициентов формирователя луча
выключено (по умолчанию)
| включено
Установите этот флажок, чтобы получить весовые коэффициенты формирователя луча из выходного порта .
Simulate using — метод моделирования блоков Interpreted Execution (по умолчанию)
Моделирование блока, указанное как Interpreted Execution
или Code Generation
. Если вы хотите, чтобы ваш блок использовал интерпретатор Engee, выберите Interpreted Execution
. Если вы хотите, чтобы ваш блок выполнялся как скомпилированный код, выберите Code Generation
. Компилируемый код требует времени на компиляцию, но обычно выполняется быстрее.
Интерпретированное выполнение полезно при разработке и настройке модели. Блок запускает базовый системный объект в Engee. Вы можете быстро изменять и выполнять свою модель. Когда вы будете удовлетворены результатами, вы можете запустить блок с помощью генерации кода. Длинные моделирования выполняются быстрее с Code Generation
, чем при интерпретируемом выполнении. Вы можете выполнять повторные запуски без перекомпиляции, но если вы измените какие-либо параметры блока, то блок автоматически перекомпилируется перед выполнением.
В этой таблице показано, как параметр Simulate using влияет на общее поведение моделирования.
Когда модель Engee находится в режиме Accelerator
, то режим блока, заданный с помощью параметра Simulate using, переопределяет режим моделирования.
Acceleration Modes
Симуляция блоков |
Вид симуляции |
||
|
|
|
|
|
Блок выполняется с помощью интерпретатора Engee. |
Блок выполняется с помощью интерпретатора Engee. |
Создает автономный исполняемый файл из модели. |
|
Блок скомпилирован. |
Все блоки в модели скомпилированы. |
Параметр блока |
|
Тип |
|
Значения |
|
По умолчанию |
|
Массивы датчиков
Specify sensor array as — метод задания массива
Array (no subarrays) (по умолчанию)
| Single element
| Replicated subarray
Указать элемент датчика или массив датчиков. Массив датчиков может также содержать подмассивы или быть разбитым на части.
Доступные значения:
-
Single element
-
Array (no subarrays)
-
Replicated subarray
Expression — выражение Engee, используемое для создания массива
Выражение Engee, используемое для создания массива.
Пример: phased.URA('Size',[5,3])
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Specify sensor array as значение Engee expression
.
Element type — типы элементов массива
Isotropic Antenna (по умолчанию)
| Cosine Antenna
|Omni Microphone
Тип антенны или микрофона.
Доступные значения:
-
Isotropic Antenna
-
Cosine Antenna
-
Custom Antenna
-
Omni Microphone
Operating frequency range (Hz) — диапазон рабочих частот антенны или микрофона
[0,1e20] (по умолчанию)
| вещественный вектор-строка 1 на 2
Диапазон рабочих частот антенны или микрофонного элемента в виде вектора-строки 1 на 2 в форме [LowerBound,UpperBound]. За пределами этого диапазона частот элемент не имеет отклика. Единицы измерения частоты — герцы.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Element type значение Isotropic Antenna
, Cosine Antenna
или Omni Microphone
.
Operating frequency vector (Hz) — вектор рабочих частот антенны или микрофона
[0,1e20] (по умолчанию)
| вещественный вектор-строка
Укажите частоты, на которых необходимо установить частотные характеристики антенны и микрофона, в виде вектора-строки 1 на L с возрастающими вещественными значениями. Антенный или микрофонный элемент не имеет отклика вне диапазона частот, заданного минимальным и максимальным элементами этого вектора. Единицы измерения частоты — герцы.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Element type значение Custom Antenna
или Custom Microphone
. Для настройки откликов на этих частотах используйте Frequency responses (dB).
Baffle the back of the element — установить эхо равным нулю
выключено (по умолчанию)
| включено
Установите этот флажок, чтобы заглушить эхо элемента.
При обратном отводе эхо на всех углах азимута, превышающих ±90° от широкой стороны, устанавливаются в ноль. Широкая сторона определяется как угол азимута 0° и угол возвышения 0°.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Element type значение Isotropic Antenna
или Omni Microphone
.
Exponent of cosine pattern — экспоненты азимутальной и высотной косинусных диаграмм направленности
[1.5 1.5] (по умолчанию)
| неотрицательный скаляр
| вещественная матрица неотрицательных значений 1 на 2
Экспоненты косинусной модели в виде неотрицательного скаляра или вещественной матрицы 1 на 2 из неотрицательных значений. Если Exponent of cosine pattern — вектор 1 на 2, то первый элемент — это экспонента в направлении азимута, а второй — в направлении возвышения. При скалярном значении этого параметра косинусы в азимутальном и высотном направлениях возводятся в одну степень.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Element type значение Cosine Antenna
.
Параметры решетки
Geometry — геометрия решетки
ULA (по умолчанию)
| URA
| UCA
| Conformal Array
Конфигурация антенны, указанная как:
-
ULA
— равномерная линейная. -
URA
— равномерная прямоугольная. -
UCA
— равномерная круговая. -
Conformal Array
— произвольное расположение элементов.
Number of elements — количество элементов в антенной решетке
2 для ULA arrays и 5 для UCA arrays (по умолчанию)
Количество элементов для решетки типа ULA
или UCA
, заданное как целое число, большее или равное 2.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Geometry значение ULA
или UCA
.
Element spacing (m) — расстояние между элементами
0.5 для ULA arrays и [0.5,0.5] для URA arrays (по умолчанию)
| положительный скаляр
| вектор положительных значений 2 на 1 для URA arrays
Расстояние между соседними элементами массива:
-
ULA
— указать расстояние между двумя соседними элементами массива в виде положительного скаляра. -
URA
— задается расстояние в виде положительного скаляра или вектора положительных значений 1 на 2. Если Element spacing (m) — скаляр, то расстояния между строками и столбцами равны. Если Element spacing (m) — вектор, то вектор имеет вид[SpacingBetweenArrayRows,SpacingBetweenArrayColumns]
.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Geometry значение ULA
или URA
.
Array axis — направление линейной оси ULA
y (по умолчанию)
| x
| z
Направление линейной оси ULA
, заданное как y
, x
или z
. Все элементы массива ULA
равномерно распределены вдоль этой оси в локальной системе координат массива.
Зависимости
-
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Geometry значение
ULA
. -
Этот параметр также включен, если блок поддерживает только
ULA
-массивы.
Array size — размеры решетки URA
[2,2] (по умолчанию)
| положительное целое число
| вектор 1 на 2 с целочисленными положительными элементами
Размеры массива URA
, заданные в виде целого положительного числа или вектора 1 на 2 целых положительных чисел.
Если размер массива – вектор 1 на 2, то вектор имеет вид [NumberOfArrayRows,NumberOfArrayColumns]
.
Для URA
элементы массива индексируются сверху вниз по крайнему левому столбцу массива и далее по следующим столбцам слева направо.
Element lattice — решетка позиций элементов URA
Rectangular (по умолчанию)
| Triangular
Решетка положений элементов URA
, заданная как прямоугольная или треугольная.
-
Rectangular
— выравнивает все элементы в направлениях строк и столбцов. -
Triangular
— смещает элементы четного ряда прямоугольной решетки в сторону положительного направления оси ряда. Смещение составляет половину расстояния между элементами по размеру ряда.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Geometry значение URA
.
Array normal — направление нормали к решетке
x для URA arrays или z для UCA arrays (по умолчанию)
Направление нормали к решетке, заданное в виде x
, y
или z
.
Элементы плоских решеток лежат в плоскости, ортогональной выбранному направлению нормали массива. Направления бокового обзора элементов направлены вдоль направления нормали.
Значение нормали к решетке | Положение элементов и направление бокового обзора |
---|---|
|
Элементы решетки лежат в -плоскости. Все векторы нормали к элементам направлены вдоль оси . |
|
Элементы решетки лежат в -плоскости. Все векторы нормали к элементам направлены вдоль оси . |
|
Элементы решетки лежат в -плоскости. Все векторы нормали к элементам направлены вдоль оси . |
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Geometry значение URA
или UCA
.
Radius of UCA (m) — радиус решетки UCA
0.5 (по умолчанию)
| положительный скаляр
Радиус массива UCA
, заданный в виде положительного скаляра.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Geometry значение UCA
.
Element positions (m) — положение элементов конформной решетки
[0;0;0] (по умолчанию)
| матрица положительных значений 3 на N
Позиции элементов конформной решетки, заданные в виде матрицы вещественных значений размерностью 3 на , где – количество элементов в конформном массиве. Каждый столбец этой матрицы представляет собой позицию ['x';'y';'z'] элемента массива в локальной системе координат массива. Начало локальной системы координат – (0,0,0). Единицы измерения — метры.
Зависимости
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Geometry значение Conformal Array
.
Типы данных: double
Element normals (deg) — направление нормальных векторов элементов конформной решетки
[0;0]
| вектор-столбец 2 на 1
| матрица 2 на N
Направление нормальных векторов элементов в конформной решетке, заданное в виде вектора-столбца 2 на 1 или матрицы 2 на . указывает на количество элементов в массиве. Если параметр представляет собой матрицу, каждый столбец задает направление нормали соответствующего элемента в виде [azimuth;elevation]
относительно локальной системы координат. Локальная система координат выравнивает положительную ось с направлением нормали к конформной решетке. Если значение параметра представляет собой вектор-столбец 2 на 1, для всех элементов массива используется одно и то же направление наведения.
Параметры Element positions (m) и Element normals (deg) можно использовать для представления любого расположения, в котором пары элементов отличаются определенными преобразованиями. Преобразования могут сочетать в себе перевод, поворот по азимуту и поворот по высоте. Однако нельзя использовать преобразования, требующие поворота относительно направления нормали.
Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Geometry значение Conformal Array
.
Типы данных: double
Taper — конусность элементов
1 (по умолчанию)
| комплексный скаляр
| комплексный вектор-строка
Задайте коническое сужение элемента в виде комплексного скаляра или комплексного вектора-строки 1 на . В этом векторе представляет собой количество элементов в массиве.
Также известные как веса элементов, конические сужения умножают отклики элементов массива. Конусы изменяют амплитуду и фазу отклика, чтобы уменьшить боковые лепестки или направить главную ось отклика.
Если Taper – скаляр, то к каждому элементу применяется один и тот же вес. Если Taper – вектор, к соответствующему элементу датчика применяется вес из вектора. Количество весов должно соответствовать количеству элементов массива.
Типы данных: double