基于Matlab模拟LCMV在多个来波方向约束下波束形成

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⛄ 内容介绍

宽带信号波束形成是阵列信号处理问题中的一个重要研究方向,如何克服不同频率对应的波束响应会产生畸变问题一直是该领域研究的重点.本文基于Matlab模拟LCMV在多个来波方向约束下波束形成。​

⛄ 代码

%%%LCMV在多个来波方向约束下波束形成%%%

clc;clear;close all;ima=sqrt(-1);esp=0.01;

%%天线参数设定%%

N=16;                               %阵元数

d_lamda=0.5;                  %阵元间距与波长的比值

theta=-90:0.5:90;            %搜索范围确定

theta1=-10;                      %来波方向1

theta2=0;                          %来波方向2

theta3=40;                        %来波方向3

theta_jam=70;                  %干扰方向

L=512;                              %采样点数

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%

%%信号形成%%

for k=1:L;

    a1=10*randn(1);

    a2=10*randn(1);

    a3=10*randn(1);

    ajam=10*randn(1);

    an=1;

    s(:,k)=a1*exp(ima*2*pi*d_lamda*sin(theta1*pi/180)*[0:N-1]')+...

            +a2*exp(ima*2*pi*d_lamda*sin(theta2*pi/180)*[0:N-1]')+...

            +a3*exp(ima*2*pi*d_lamda*sin(theta3*pi/180)*[0:N-1]');

    jam(:,k)=ajam*exp(ima*2*pi*d_lamda*sin(theta_jam*pi/180)*[0:N-1]');

    n(:,k)=an*(randn(N,1)+ima*randn(N,1));

end

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%

%最优权矢量产生%

x=s+jam;

Rx=1/L*x*x';                          %求信号相关矩阵

R=pinv(Rx);                           %相关矩阵求逆

a1theta=exp(ima*2*pi*d_lamda*sin(theta1*pi/180)*[0:N-1]');

a2theta=exp(ima*2*pi*d_lamda*sin(theta2*pi/180)*[0:N-1]');

a3theta=exp(ima*2*pi*d_lamda*sin(theta3*pi/180)*[0:N-1]');

C=[a1theta a2theta a3theta];%方向矩阵

F=[1 1 1]';

Wopt=R*C*(inv(C'*R*C))*F;

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%

%%最优波束形成%%

for m=1:length(theta);

    a=exp(ima*2*pi*d_lamda*sin(theta(m)*pi/180)*[0:N-1]');

    y(m)=Wopt'*a;

end

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%

Y=20*log10(abs(y)/max(abs(y))+esp);

%%作图%%

plot(theta,Y);hold on;grid on;

axis([-90 90 -50 0]);

plot(theta1,-30:0,'.');

plot(theta2,-30:0,'.');

plot(theta3,-30:0,'.');

plot(theta_jam,-30:0,'.');

xlabel('\theta/o');

ylabel('Amplitude in dB');

title('LCMV准则下多个方向波束形成');

⛄ 运行结果

⛄ 参考文献

[1] 廖艳苹, 霍广. 一种新的宽带LCMV波束形成算法在近场环境下的应用[J].  2015.

[2] 张晓东. 基于MATLAB GUI的几种数字波束形成算法设计与仿真[J]. 舰船电子对抗, 2018, 41(5):5.

[3] 郭业才, 王婷, 王超. 基于对数谱估计的LCMV频率不变波束形成语音增强算法:, CN201810562313.4[P]. 2022.

[4] 杨梦琪, 秦云. 基于波束空间的四阶累积量LCMV波束形成算法[J]. 软件导刊, 2021, 020(009):83-87.

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