ULA MUSIC Spectrum

Анализатор пространственного спектра музыки для ULA.

ula music spectrum

Описание

Блок ULA MUSIC Spectrum оценивает пространственный спектр входящих узкополосных сигналов с помощью алгоритма MUSIC путем сканирования широкоугольной области с помощью узкополосного формирователя луча для равномерного линейного массива (ULA).

Блок дополнительно вычисляет направление прибытия (DOA) заданного количества сигналов, находя пики спектра.

Порты

Вход

Port 1 — принятый сигнал
комплексная 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 — пространственный спектр
неотрицательный вещественный вектор-столбец

Пространственный спектр, возвращенный как неотрицательный вещественный вектор-столбец. Каждая запись представляет собой величину оцененного пространственного спектра MUSIC. Каждая запись соответствует углу, заданному параметром Scan angles (deg).

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

Поддержка комплексных чисел: Да

Ang — направления прибытия сигналов
неотрицательный вещественный вектор-столбец

Направления прибытия сигналов, возвращаемые как неотрицательный вещественный вектор-столбец.

Угол направления прибытия — это угол между направлением на источник и осью массива.

Единицы измерения угла — градусы.

Длина вектора равна количеству сигналов, заданному параметром Number of signals. Если не удается определить пики в спектре, в результате возвращается NaN.

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 (m/s) — cкорость распространения сигнала
299792458 (по умолчанию) | положительный скаляр

Скорость распространения сигнала, заданная в виде вещественного положительного скаляра.

По умолчанию для скорости света используется значение, возвращаемое 299792458.

Единицы измерения – метры в секунду.

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

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 датчиков с сопряженно-симметричной структурой многообразия массивов.

Spatial smoothing — пространственное сглаживание
0 (по умолчанию) | неотрицательное целое число

Количество усреднений, используемых пространственным сглаживанием для оценки ковариационной матрицы, задается как целое неотрицательное число.

Каждое увеличение сглаживания обрабатывает один дополнительный когерентный источник, но уменьшает эффективное число элементов на один.

Максимальное значение этого параметра равно N – 2, где N – количество датчиков в ULA.

Scan angles (deg) — углы поиска пиков спектра
−90:90 (по умолчанию) | вещественный вектор

Углы сканирования в градусах в виде вещественного вектора-строки. Углы являются широкоугольными углами массива и должны лежать в диапазоне от −90° до 90° включительно.

Углы следует указывать в порядке возрастания.

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.

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

Number of elements — количество элементов массива
2 (по умолчанию) | целое число, большее или равное 2

Количество элементов массива для массивов ULA, заданное в виде целого числа, большего или равного 2.

Пример: 11

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

Element spacing (m) — расстояние между элементами массива
0.5 (по умолчанию) | положительный скаляр

Расстояние между соседними элементами ULA, заданное в виде положительного скаляра.

Единицы измерения — метры.

Пример: 1,5

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.

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.