music-方位估计-实验报告三-MATLAB-代码

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1、实验报告三实验目的：实现常规波束形成及基于MUSIC方法的方位估计。实验内容：1）若干阵元的接收阵，信号频率为10KHz，波束主轴12度，仿真给出常规波束形成的波束图。2）16个阵元的均匀线列阵，信号频率为10KHz，信号方位为12度，用MUSIC方法完成目标定向，信噪比-5dB，0dB，5dB。i)波束形成时的阵型设计为两种，一种是均匀线列阵，阵元16个；一种是均匀圆阵，阵元数为16个，比较这两种阵型的波束图。ii）比较不同信噪比下MUSIC方法估计的性能（统计100次）。实验原理：i)常规波束形成：图1波束形成器基本原理图如图所示，基阵的输出。采用向量符号则有

2、，式中，x(t)和w(q)分别为观测数据向量和加权系数向量，基阵输出端的空间功率谱表示为：式中，R为观测数据的协方差矩阵。ii）基于MUSIC方法的方位估计：假设:(1)信号源的数目d是已知的,且d

3、对矩阵R进行特征分解后,取噪声特征矢量,就可得到信号源的到达角。定义多重信号分类法的空间谱函数为：实验过程及结论：1.常规波束形成，阵列为均匀线列阵：2.常规波束形成，阵列为均匀圆阵：结论：由上面两个仿真结果可以看出，采用均匀线列阵和均匀圆阵都可以完成波束形成，都可以获得阵处理增益。3.MUSIC算法方位估计：结论：从上图得出，信噪比越高，MUSIC方位估计越准确。附录：MATLAB仿真程序代码1.常规波束形成%%clearall;closeall;clc%%%%%%常规波束形成%信号参数f0=10e3;fs=10*f0;T=2e-3;t=1:1/fs:T-1/f

4、s;%均匀线列阵阵列参数c=1500;lamda=c/f0;d=lamda/2;M=16;direct=12;%波束指向%阵列流行theta=-90:90;fori_theta=1:length(theta)fai=2*pi*d*sin(theta(i_theta)*pi/180)/lamda;fori_M=1:MA(i_M,i_theta)=exp(-sqrt(-1)*(i_M-1)*fai);endend%加权向量wfai_direct=2*pi*f0*d*sin(direct*pi/180)/c;fori_M=1:Mw(i_M)=exp(sqrt(-1)*(

5、i_M-1)*fai_direct);endw=w';%无噪声输出P=w'*A;P=20*log10(abs(P)/max(abs(P)));figure(1)plot(theta,P);title('均匀线列阵12度主轴');xlabel('方位角/度');ylabel('归一化功率/dB');gridholdonclearall;clc%%%%%%常规波束形成%信号参数f0=10e3;fs=10*f0;T=2e-3;t=1:1/fs:T-1/fs;%元阵阵列参数c=1500;lamda=c/f0;d=lamda/2;M=16;i_M=0:M-1;fai=2*p

6、i/M.*i_M;B=[d*cos(fai);d*sin(fai);d*zeros(1,M)];direct=12;%波束指向%阵列流行theta=-180:180;theta=theta*pi/180;fori_theta=1:length(theta)e=[cos(theta(i_theta));sin(theta(i_theta));0];tao=-e.'*B./c;fori_M=1:MA(i_M,i_theta)=exp(sqrt(-1)*2*pi*f0*tao(i_M));endend%加权向量wfai_direct=2*pi*f0*d*sin(dire

7、ct*pi*180)/c;fori_M=1:Mw(i_M)=exp(sprt(-1)*2*pi*f0*d*cos(fai(i_M)-direct/180*pi)/c);endw=w';%无噪声输出P=w'*A;P=20*log10(abs(P)/max(abs(P)));figure(2)plot(theta./pi*180,P);title('均匀圆阵12度主轴');xlabel('方位角/度');ylabel('归一化功率/dB');grid2.MUSIC方位估计%%clc;clear;closeall;M=16;c=1500;f0=10e3;lamda=c/

8、f0;d=