MUSIC Spectrum

Двумерный оценщик пространственного спектра MUSIC.

music spectrum 1

Описание

Блок MUSIC Spectrum использует алгоритм MUltiple SIgnal Classification (MUSIC) для оценки пространственного спектра входящих узкополосных сигналов.

Блок дополнительно вычисляет направление прихода заданного количества сигналов, находя пики спектра.

Порты

Вход

Port 1 — принятый 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 — число антенных элементов в массиве.

Типы данных: Float16, Float32, Float64, Int8, Int16, Int32, Int64, UInt8, UInt16, UInt32, UInt64, Bool

Поддержка комплексных чисел: Да

Выход

Y — двухмерный пространственный спектр
неотрицательная вещественная матрица P на Q

Двумерный пространственный спектр MUSIC, возвращаемый в виде неотрицательной вещественной матрицы P на Q.

Каждая запись представляет собой величину оцененного пространственного спектра MUSIC. Каждая запись соответствует углу, заданному параметрами Azimuth scan angles (deg) и Elevation scan angles (deg).

P равно длине вектора, указанного в параметре Azimuth scan angles (deg), а Q равно длине вектора, указанного в параметре Elevation scan angles (deg).

Типы данных: Float16, Float32, Float64, Int8, Int16, Int32, Int64, UInt8, UInt16, UInt32, UInt64, Bool

Ang — направления прибытия сигналов
неотрицательная вещественная матрица 2 на L

Направления прихода сигналов, возвращаемые в виде вещественной матрицы 2 на L.

L – это количество сигналов, заданное параметром Number of signals. Угол направления прихода определяется углами азимута и возвышения источника относительно локальной системы координат массива. Первая строка матрицы содержит азимутальные углы, а вторая – углы возвышения. Если объект не может определить пики в спектре, он вернет NaN.

Единицы измерения углов – градусы.

Зависимости

Чтобы использовать этот порт, установите флажок для параметра Enable DOA output.

Типы данных: Float16, Float32, Float64, Int8, Int16, Int32, Int64, UInt8, UInt16, UInt32, UInt64, Bool

Параметры

Main

Signal propagation speed (м/s) — 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 — м/с.

Типы данных: Float16, Float32, Float64, Int8, Int16, Int32, Int64, UInt8, UInt16, UInt32, UInt64

Operating frequency (Hz) — рабочая частота системы
3e8 (по умолчанию) | положительный скаляр

Рабочая частота системы, заданная в виде положительного скаляра.

Единицы измерения — герцы.

Типы данных: Float16, Float32, Float64, Int8, Int16, Int32, Int64, UInt8, UInt16, UInt32, UInt64, Bool

Forward-backward averaging — включить усреднение вперед-назад
выключено (по умолчанию) | включено

Установите этот флажок, чтобы использовать усреднение вперед-назад для оценки ковариационной матрицы для массивов антенных элементов с сопряженно-симметричной структурой многообразия массивов.

Azimuth scan angles (deg) — углы сканирования по азимуту
-90:90 (по умолчанию) | вещественный скаляр | вещественный вектор

Углы сканирования по азимуту, заданные в виде вещественного вектора. Значения углов указываются в порядке возрастания и должны лежать между -180° и 180° включительно.

Единицы измерения – градусы.

Elevation scan angles (deg) — углы сканирования по высоте
0 (по умолчанию) | вещественный скаляр | вещественный вектор

Углы сканирования высоты, заданные в виде скаляра или вектора строк с вещественными значениями. Значения углов указываются в порядке возрастания и должны лежать в диапазоне от -90° до 90° включительно.

Единицы измерения – градусы.

Enable DOA output — вывод направлений прибытия через выходной порт
выключено (по умолчанию) | включено

Установите этот флажок для вывода направлений прибытия поступающих сигналов (DOA) через выходной порт Ang.

Number of signals — ожидаемое количество поступающих сигналов
1 (по умолчанию) | положительное целое число

Укажите ожидаемое количество сигналов для оценки направлений прибытия поступающих сигналов (DOA) в виде положительного целого скалярного числа.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите флажок Enable DOA output.

Sensor Array

Specify sensor array as — метод задания массива
Array (no subarrays)

Метод задания массива, указанного как Array (no subarrays).

Array (no subarrays)— для задания массива используются параметры блока.

Element

Тип элемента антенной решетки.

Доступные значения:

Isotropic Antenna
Cardioid Antenna
Cosine Antenna
Custom Antenna
Gaussian Antenna
Sinc Antenna
Omni Microphone
Custom Microphone

Operating frequency range (Hz) — диапазон рабочих частот элемента антенной решетки
[0,1e20] (по умолчанию) | вещественный вектор-строка 1 на 2

Диапазон рабочих частот элемента антенной решетки в виде вектора-строки 1 на 2 в виде [LowerBound,UpperBound]. Элемент не имеет отклика вне этого частотного диапазона. Единицы измерения частоты – Гц.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Element type значение Isotropic Antenna, Cosine Antenna или Omni Microphone.

Baffle the back of the element — учет излучения через задний луч диаграммы направленности в заднюю полусферу элемента Isotropic Antenna element или Omni Microphone
выключено (по умолчанию) | включено

Установите этот флаг, чтобы исключить излучение в заднюю полусферу. Отклик от задней полусферы на всех углах азимута за пределами интервала ±90° от широкой стороны устанавливаются на ноль. Широкоугольное направление определяется как угол азимута 0° и угол места 0°.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Element type значение Isotropic Antenna или Omni Microphone.

Null axis direction — направление оси вдоль нулевого излучения.
-x (по умолчанию) | +x | +y | -y | +z | -z

Направление оси вдоль нулевого излучения.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Element type значение Cardioid Antenna.

Exponent of cosine pattern — показатель степени экспоненты при задании формы косинусной диаграммы направленности
[1.5, 1.5] (по умолчанию) | неотрицательный скаляр | вещественная матрица неотрицательных значений 1 на 2

Показатель степени 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 показатель степени экспоненты в направлении азимута, а второй — в направлении угла места. 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.

Operating frequency vector (Hz) — массив рабочих частот элемента антенной решетки
[0,1e20] (по умолчанию) | вещественный вектор-строка

Массив рабочих частот элемента антенной решетки в виде вектора-строки 1 на возрастающих действительных значений. Элемент не имеет отклика за пределами диапазона частот, заданного минимальным и максимальным элементами этого вектора. Единицы измерения частоты — Гц.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Element type значение Custom Antenna или Custom Microphone. Для установки откликов на этих частотах используйте параметр Frequency responses (dB).

Frequency responses (dB) — частотные отклики элемента антенной решетки
[0,0] (по умолчанию)| вещественный вектор-строка

Частотная характеристика пользовательских элементов антенной решетк определяется за счет параметра Operating frequency vector (Hz). Размеры вектора Frequency responses (dB) должны совпадать с размерами вектора, заданного параметром Operating frequency vector (Hz).

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Element type значение Custom Antenna или Custom Microphone.

Input Pattern Coordinate System — выбор системы координат диаграммы направленности пользовательской антенны
az-el (по умолчанию) | phi-theta

Выбор системы координат диаграммы направленности пользовательской антенны, указывается az-el или phi-theta. При выборе az-el для задания координат точек диаграммы направленности используются параметры Azimuth angles (deg) и Elevations angles (deg). При указании параметра phi-theta для задания координат точек детали используются параметры Phi angle (deg) и Theta angles (deg).

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Element type значение Custom Antenna.

Azimuth angles (deg) — углы азимута диаграммы направленности излучения антенны
[−180:180] (по умолчанию) | вещественный вектор-строка

Значения углов азимута, по которым будет рассчитываться диаграмма направленности антенны в виде вектора-строки 1 на . должно быть больше 2. Значения углов азимута должны лежать в диапазоне от −180° до 180° включительно и располагаться в строго возрастающем порядке.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Element type значение Custom Antenna, а для параметра Input Pattern Coordinate System — az-el.

Elevation angles (deg) — значения углов места диаграммы направленности антенны
[−90:90] (по умолчанию) | вещественный вектор-строка

Значения углов места, при которых необходимо рассчитать диаграмму направленности излучения в виде вектора 1 на . должно быть больше 2. Единицы измерения углов — градусы. Углы возвышения должны лежать в диапазоне от −90° до 90° включительно и располагаться в строго возрастающем порядке.

Зависимости

Phi Angles (deg) — значения углов Phi диаграммы направленности антенны
[0:360] (по умолчанию) | вещественный вектор-строка 1 на P

Угловые координаты Phi точек, в которых задается диаграмма направленности излучения антенны. Задаются в виде вещественного вектора-строки 1 на . должно быть больше 2. Единицы измерения углов — градусы. Значения углов Phi должны лежать в диапазоне от 0° до 360° и располагаться в строго возрастающем порядке.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Element type значение Custom Antenna, а для параметра Input Pattern Coordinate System — phi-theta.

Theta Angles (deg) — значения углов Theta диаграммы направленности излучения антенны
[0:180] (по умолчанию) | вещественный вектор-строка 1 на Q

Угловые координаты Theta точек, в которых задается диаграмма направленности излучения антенны. Задаются в виде вещественного вектора-строки 1 на . должно быть больше 2. Единицы измерения углов — градусы. Значения углов Theta должны лежать в диапазоне от 0° до 180° и располагаться в строго возрастающем порядке.

Зависимости

Magnitude pattern (dB) — величина диаграммы направленности антенны
zeros(181,361) (по умолчанию) | вещественная матрица Q на P | вещественный массив Q на P на L

Величина диаграммы направленности антенны, заданная в виде матрицы на или массива на на .

Если для параметра Input Pattern Coordinate System установлено значение az-el, то равняется длине вектора, определенного параметром Elevation angles (deg), в свою очередь, — длине вектора, определенного параметром Azimuth angles (deg).
Если для параметра Input Pattern Coordinate System установлено значение phi-theta, то равняется длине вектора, определенного параметром Theta Angles (deg), в свою очередь, — длине вектора, определенного параметром Phi Angles (deg).

Величина равна значению параметра Operating frequency vector (Hz).

Если значение этого параметра представляет собой матрицу на , то для всех частот, указанных в параметре Operating frequency vector (Hz), применяется одна и та же схема.
Если значение представляет собой массив на на , каждый элемент на массива задает шаблон для соответствующей частоты, указанной в параметре Operating frequency vector (Hz).

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Element type значение Custom Antenna.

Phase pattern (deg) — фаза диаграммы излучения пользовательской антенны
zeros(181,361) (по умолчанию) | вещественная матрица Q на P | вещественный массив Q на P на L

Фазовая диаграмма направленности излучения комбинированной антенны, заданная в виде матрицы на или массива на на .

Если для параметра Input Pattern Coordinate System установлено значение az-el, то равняется длине вектора, определенного параметром Elevation angles (deg), в свою очередь, — длине вектора, определенного параметром Azimuth angles (deg).
Если для параметра Input Pattern Coordinate System установлено значение phi-theta, то равняется длине вектора, определенного параметром Theta Angles (deg), в свою очередь, — длине вектора, определенного параметром Phi Angles (deg).

Величина равна значению параметра Operating frequency vector (Hz).

Если значение этого параметра представляет собой матрицу на , то для всех частот, указанных в параметре Operating frequency vector (Hz), применяется одна и та же схема.
Если значение представляет собой массив на на , каждый элемент на массива задает шаблон для соответствующей частоты, указанной в параметре Operating frequency vector (Hz).

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Element type значение Custom Antenna.

Align element normal with array normal — выровнять нормаль элемента антенной решетки относительно нормали решетки
включено (по умолчанию) | выключено

Если значение параметра включено то диаграмма направленности элемента антенны поворачивается для выравнивания по нормали массива. Если выключено, то рисунок элемента не поворачивается.

Если антенна используется в антенной решетке и параметр Input Pattern Coordinate System имеет значение az-el, установка этого флажка поворачивает диаграмму направленности так, чтобы ось x системы координат элемента указывала вдоль нормали массива. При отсутствии выбора используется шаблон элемента без вращения.

Если антенна используется в антенной решетке и параметр Input Pattern Coordinate System имеет значение phi-theta, установка этого флажка поворачивает диаграмму направленности так, чтобы ось z системы координат элемента указывала вдоль нормали массива.

Используйте этот параметр вместе с параметром Array Normal массивов URA и UCA.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Element type значение Custom Antenna.

Radiation pattern beamwidth (deg) — ширина луча диаграммы направленности антенны
[10, 10] (по умолчанию) | вещественный скаляр | вещественный вектор-строка 1 на 2

Ширина луча диаграммы направленности антенны в градусах.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Element type значение Gaussian Antenna.

Polar pattern frequencies (Hz) — значения частот для полярной диаграммы направленности микрофона
1e3 (по умолчанию) | вещественный скаляр | вещественный вектор-строка 1 на L

Значения частот для полярной диаграммы направленности задается в виде вещественного скаляра или вещественного вектора-строки 1 на . Частоты лежат в диапазоне частот, заданном параметром Operating frequency vector (Hz).

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Element type значение Custom Microphone.

Polar pattern angles (deg) — значения углов для полярной диаграммы направленности микрофона
[−180:180] (по умолчанию) | вещественный вектор-строка 1 на P

Значения углов для полярной диаграммы направленности микрофона задаются в виде вектора . Углы измеряются от центральной оси микрофона и должны находиться в диапазоне от −180° до 180° включительно.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Element type значение Custom Microphone.

Polar pattern (dB) — полярная диаграмма направленности микрофона
zeros(1,361) (по умолчанию) | вещественный вектор-строка 1 на L

Задайте величину полярной диаграммы направленности пользовательского микрофонного элемента в виде вещественного вектора-строки 1 на , где — количество частот, указанных в параметре Polar pattern frequencies (Hz). Строка представляет собой величину полярной диаграммы направленности, измеренную на соответствующей частоте, указанной в Polar pattern frequencies (Hz). Диаграмма направленности измеряется в азимутальной плоскости. В азимутальной плоскости угол места равен 0°, а центральная ось составляет 0° по азимуту и 0° по возвышению. Полярная диаграмма направленности симметрична вокруг центральной оси. На основе полярной диаграммы можно построить диаграмму направленности микрофона в трехмерном пространстве.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Element type значение Custom Microphone.

Array Parameters

Geometry — геометрия массива
ULA (по умолчанию) | URA | UCA | Conformal Array

Геометрия массива, указанная как одна из:

ULA – равномерный линейный массив,
URA – Равномерный прямоугольный массив,
UCA – равномерный круговой массив,
Conformal Array – произвольное расположение элементов.

Number of elements — количество элементов антенной решетки
2 для массивов ULA и 5 для массивов UCA (по умолчанию) | целое число, большее или равное 2

Количество антенных элементов ULA, заданное в виде целого числа, большего или равного 2.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите для параметра Geometry значение ULA или URA.

Element spacing (m) — расстояние между антенными элементами в решетке
0.5 для массивов ULA (по умолчанию) | положительный скаляр для массивов ULA | двухэлементный вектор положительных значений для массивов URA

Расстояние между соседними антенными элементами:

ULA — указать расстояние между двумя соседними антенными элементами 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 включить 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 антенной решетки ULA равномерно распределены вдоль этой оси в локальной системе координат антенны.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите для параметра Geometry значение ULA.

Array size — размеры массива URA
[2,2] (по умолчанию) | положительное целое число | вектор положительных целых чисел 1 на 2

Размеры массива URA, заданные в виде целого положительного числа или вектора 1 на 2 целых положительных чисел.

Если параметр Array size – вектор 1 на 2, то вектор имеет вид [NumberOfArrayRows,NumberOfArrayColumns].
Если параметр Array size – целое число, то массив имеет одинаковое количество элементов в каждой строке и каждом столбце.

Для URA элементы массива индексируются сверху вниз по крайнему левому столбцу массива и далее по следующим столбцам слева направо.

На этом рисунке значение размера массива [3,2] создает массив с тремя строками и двумя столбцами.

music spectrum 1

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите для параметра Geometry значение URA.

Element lattice — решетка положений элементов URA
Rectangular (по умолчанию) | Triangular

Решетка положений элементов URA, заданная как прямоугольная или треугольная.

Rectangular – прямоугольная решетка, выравнивает все элементы в направлениях строк и столбцов.
Triangular – треугольная решетка, смещает элементы четного ряда прямоугольной решетки в сторону положительного направления оси ряда. Смещение составляет половину расстояния между элементами по размеру ряда.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите для параметра Geometry значение URA.

Array normal — направление нормали массива
x для массивов URA или z для массивов UCA (по умолчанию)| y

Направление нормали массива, заданное в виде x, y или z.

Элементы плоских массивов лежат в плоскости, ортогональной выбранному направлению нормали массива. Направления бокового обзора элементов направлены вдоль направления нормали массива.

Значение параметра Array normal	Позиции элементов и направления прицеливания
x	Элементы массива лежат в yz-плоскости. Все векторы прицела элементов направлены вдоль оси x.
y	Элементы массива лежат в плоскости zx. Все векторы прицела элементов направлены вдоль оси y.
z	Элементы массива лежат в плоскости xy. Векторы прицела всех элементов направлены вдоль оси z.

Значение параметра Array normal

Позиции элементов и направления прицеливания

Элементы массива лежат в yz-плоскости. Все векторы прицела элементов направлены вдоль оси x.

Элементы массива лежат в плоскости zx. Все векторы прицела элементов направлены вдоль оси y.

Элементы массива лежат в плоскости xy. Векторы прицела всех элементов направлены вдоль оси z.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите для параметра Geometry значение URA или UCA.

Taper — изменение диаграммы направленности элементов антенной решетки
1 (по умолчанию) | комплексный скаляр | комплексный вектор

Изменение диаграммы направленности элементов антенной решетки задается в виде комплексного скаляра или комплексного вектора 1 на , где — количество элементов антенной решетки.

Коэффициенты, меняющие диаграмму направленности, называемые также весами элементов, умножают отклики элементов антенной решетки. Коэффициенты изменяют как амплитуду, так и фазу отклика для уменьшения боковых лепестков или направления главной оси отклика.

Если значение параметра Taper является скаляром, то к каждому элементу применяется один и тот же вес. Если Taper — вектор, то к соответствующему элементу антенной решетки применяется вес из вектора. Количество весов должно соответствовать количеству элементов антенной решетки.

Element positions (m) — позиции элементов конформной решетки
[0; 0; 0] (по умолчанию) | вещественная матрица 3 на N

Позиции элементов в конформном массиве, заданные в виде матрицы вещественных значений 3 на N, где N – 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.

Типы данных: Float16, Float32, Float64, Int8, Int16, Int32, Int64, UInt8, UInt16, UInt32, UInt64, Bool

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите для параметра Geometry значение Conformal Array.

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 конформном массиве, заданное в виде вектора-столбца 2 на 1 или матрицы 2 на N.

N 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 x с направлением нормали к конформному массиву.

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.

Типы данных: Float16, Float32, Float64, Int8, Int16, Int32, Int64, UInt8, UInt16, UInt32, UInt64, Bool

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите для параметра Geometry значение Conformal Array.