[acvarif 0]

Откуда у вас такие убеждения?

Количество лучей ограничено вашей фантазией.

Количество точек Фурье (для Фурье, которые переводят данные АЦП во frequency domain) определяет количество частотных подканалов на которые будет разбит исходный сигнал.

То что вы называете темпом забора - это перекрытия, с которыми потребуется делать преобразование, для удовлетворения ваших нужд. Обычно достаточно 50%. При очень малой стационарности большие перекрытия могут и не помочь вовсе -> требуется уменьшение базы преобразования.

Разрешение по дальности определяется частотой следования импульсов на излучателе.

Разрешающая способность при разделении наблюдаемых объектов - размерами апертуры и вашей обработкой, т.е. фактически шириной луча и возможностью ваших алгоритмов разделять сигналы близкие по мощности но идущие из близко-расположенных источников (пространственно-коррелированных).

А разве количество частотных подканалов не определяет количество лучей? Судя по блок-диаграмме бимформера в частотной области так-таки оно и есть. Поэтому разрешение по углу и определяется количеством лучей в определенном азимутальном угловом секторе. Если в секторе 30 градусов это будет 30/256. Разрешение по дальности определяется только шагом обработки и ничем другим. Чем чаще шаг обработки тем выше разрешение по дальности. Или не так?..

Еще один момент. Понятно, что водная среда широкополосная. Поэтому это свойство и используется для построения бимформера в частотной области. А как быть с сигналом для построения звуковизора. Он тоже обязательно должен быть широкополосным, например ЛЧМ или обычный одночастотный сигнал при переводе его отражения в частотную область даст спектр на базе которого можно построить веер лучей?

Изменено 16 декабря, 2015 пользователем Acvarif

[petrov 6]

А разве количество частотных подканалов не определяет количество лучей? Судя по блок-диаграмме бимформера в частотной области так-таки оно и есть. Поэтому разрешение по углу и определяется количеством лучей в определенном азимутальном угловом секторе. Если в секторе 30 градусов это будет 30/256. Разрешение по дальности определяется только шагом обработки и ничем другим. Чем чаще шаг обработки тем выше разрешение по дальности. Или не так?..

 

Количество частотных подканалов определяется тем, насколько диаграмма направленности решётки от частоты зависит. Частотный канал может быть один, а углов 10 000. Никто не заставляет делать децимацию сигнала, блочная обработка - быстрый алгоритм, а не вещь в себе.

[acvarif 0]

Количество частотных подканалов определяется тем, насколько диаграмма направленности решётки от частоты зависит. Частотный канал может быть один, а углов 10 000. Никто не заставляет делать децимацию сигнала, блочная обработка - быстрый алгоритм, а не вещь в себе.

Не дает покоя фраза 'диаграмма направленности решётки от частоты зависит'. Это что означает? По ходу получается, что максимум характеристики направленности (например линейки 48 элементов) может быть на разных частотах при условии подворота решетки на нужные углы (например по азимуту) по отношению к источнику сигнала, который в свою очередь может менять частоты излучения. Можно-ли найти другое пояснение этой фразы?

[petrov 6]

Не дает покоя фраза 'диаграмма направленности решётки от частоты зависит'. Это что означает? По ходу получается, что максимум характеристики направленности (например линейки 48 элементов) может быть на разных частотах при условии подворота решетки на нужные углы (например по азимуту) по отношению к источнику сигнала, который в свою очередь может менять частоты излучения. Можно-ли найти другое пояснение этой фразы?

 

Может быть так, что на одной частоте у вас нормальная диаграмма направленности, а на другой частоте даже нет выраженного главного лепестка и большие боковики. Возьмите линейную решётку с изотропными излучателями и посчитайте диаграмму на разных частотах и с разными фазовращающими коэффициентами в приближении плоской волны.

[serjj1333 0]

Еще один момент. Понятно, что водная среда широкополосная. Поэтому это свойство и используется для построения бимформера в частотной области. А как быть с сигналом для построения звуковизора. Он тоже обязательно должен быть широкополосным, например ЛЧМ или обычный одночастотный сигнал при переводе его отражения в частотную область даст спектр на базе которого можно построить веер лучей?

Насколько я знаю для sonar imaging используются только сигналы с базой >> 1, как правило ЛЧМ/ГЧМ и пр. Синус - это энергетика, он для дальнего обнаружения, хорошее сканирование только в относительно ближней зоне, там ЛЧМ/ГЧМ дают хорошее разделение откликов за счёт узкого главного лепестка в АКФ.

Широкополосность - атрибут сигнала и метода его обработки, а не среды.

Мне кажется вы ещё не поняли почему нужно применять частотный бимформинг. В матлабе есть широкополосная модель для АФАР различной геометрии, попробуйте собрать её + классический time domain бимформинг. Зависимость ДН от частоты кстати становится очевидной, когда вы посмотрите на формулу вычисления steering vector плоской волны для заданного угла. Тот же phase array toolbox позволяет строить angular-frequency response для разных геометрий решёток.

 

[acvarif 0]

Насколько я знаю для sonar imaging используются только сигналы с базой >> 1, как правило ЛЧМ/ГЧМ и пр. Синус - это энергетика, он для дальнего обнаружения, хорошее сканирование только в относительно ближней зоне, там ЛЧМ/ГЧМ дают хорошее разделение откликов за счёт узкого главного лепестка в АКФ.

Широкополосность - атрибут сигнала и метода его обработки, а не среды.

Спасибо. По поводу звуковизора одним вопросом стало меньше. Конечно ЛЧМ.

Мне кажется вы ещё не поняли почему нужно применять частотный бимформинг.

Думаю одна из причин - возможность получения высокого разрешения по углу при ограниченном количестве датчиков. Например имея 48 датчиков можно получить 256 углов в ограниченном угловом секторе. Если строить диаграмму в лоб на базе пространственного БПФ такой номер не пройдет. Хотя можно БПФ дополнить нулями... Но мне кажется это уже химия.

Да, действительно полного абстрактного представления почему и как диграмма направленности линейки зависит от частоты у меня пока так и нет. Если не сложно поясните пожалуйста на словах.

Можно только предположить что спектр сигнала (например ЛЧМ) приходящего на линейку с разных направлений по азимуту разный. Причем такой, что спектральный максимум с разных направлений будет находиться в разных местах частотной шкалы. Частотная шкала - это БПФ.

[serjj1333 0]

Да, действительно полного абстрактного представления почему и как диграмма направленности линейки зависит от частоты у меня пока так и нет. Если не сложно поясните пожалуйста на словах.

Это следует хотя бы из формулы определения spatial steering vector плоской волны:

 

 

 

[acvarif 0]

Это следует хотя бы из формулы определения spatial steering vector плоской волны:

 

Спасибо. Стало понятнее. Понятно, что beamformer frequency domain это всего лишь способ формирования многолепестковой диаграммы направленности линейки (решетки). И тем не менее, если ближе к телу или к железу. Если отвлечься от звуковизора и предположить, что в среду излучен одночастотный сигнал, который отражен от цели и пришел на линейку с направления под углом 'тета'. Обычный delay and sum бимформер легко поймает отраженный сигнал. beamformer frequency domain тоже справится с такой задачей? Или в этом случае излучать в среду нужно ЛЧМ. Я пока до конца не уловлю эту связь между способом формирования диаграммы направленности и реальными сигналами в самой среде...

[serjj1333 0]

Понятно, что beamformer frequency domain это всего лишь способ формирования многолепестковой диаграммы направленности линейки (решетки).

Frequency Domain Beamforming это альтернатива Wideband Time Domain Beamforming, который строится на фильтрах, а не на умножителях. При этом обе схемы эквивалентны. Количество лучей, которые вы можете получить в частотной области, никак не связано с тем, что вы работаете в этой самой области. В частотной области на получение дополнительного луча уйдёт меньше ресурса чем во временной (при условии, что обработка широкополосная). Как petrov уже упоминал, следует посмотреть как реализуются обычные фильтры в частотной области, для осознания сути частотного beamforming'a.

 

Обычный delay and sum бимформер легко поймает отраженный сигнал.

Вы имеете в виду видимо shift and sum. Delay - это Wideband Time Domain Beamforming и строится он на фильтрах. Для узкополосных трактов обычно также ставят frequency domain из-за сильного влияния Доплера.

[acvarif 0]

Frequency Domain Beamforming это альтернатива Wideband Time Domain Beamforming, который строится на фильтрах, а не на умножителях.

Похоже я опять запутался. Вот схема Delay and Sum

Это кратко его работа

Figure 4.1 shows a conventional DAS beamformer for an N-microphone array. The figure

shows that the array produces a signal for each different microphone, xn. After transforming

these signals to the frequency domain the signals are delayed and their amplitude is weighted by

multiplying with the appropriate weighting factor w1 = w2 = wn = 1N

, where N is the number of

microphones. The weighted signals are then summed and transformed back to the time domain

to create the output signal.

Поскольку имеются FFT на каждый датчик то само-собой сигнал с каждого датчика переводится в частотную область. Это Wideband Time Domain Beamforming или Frequency Domain Beamforming? Что значит на фильтрах? Имеется ввиду FFT в качестве фильтров или FIR? Не улавливаю разницы в этих двух методах..

Вы имеете в виду видимо shift and sum. Delay - это Wideband Time Domain Beamforming и строится он на фильтрах.

Да. Зарапортовался.

Для узкополосных трактов обычно также ставят frequency domain из-за сильного влияния Доплера.

Предположим простейший случай - иммется линейка из 2_х датчиков. Центральная чатота 200 кГц. В среду излучается одночастотный сигнал 200 кГц. Отраженный от цели сигнал приходит на датчики. Можно ли методом Frequency Domain Beamforming, в этом случае, сформировать веер лучей?

[petrov 6]

Предположим простейший случай - иммется линейка из 2_х датчиков. Центральная чатота 200 кГц. В среду излучается одночастотный сигнал 200 кГц. Отраженный от цели сигнал приходит на датчики. Можно ли методом Frequency Domain Beamforming, в этом случае, сформировать веер лучей?

 

Одночастотный сигнал проходит через банк фильтров, сигнал имеется только на выходе одного фильтра, какой смысл выходы других фильтров умножать-складывать?

 

[acvarif 0]

Одночастотный сигнал проходит через банк фильтров, сигнал имеется только на выходе одного фильтра, какой смысл выходы других фильтров умножать-складывать?

Понятно. Очевидно сигнал в этом случае должен быть ЛЧМ.

Тогда в чем всетаки принципиальная разница между Frequency Domain Beamforming и Wideband Time Domain Beamforming?

[petrov 6]

Тогда в чем всетаки принципиальная разница между Frequency Domain Beamforming и Wideband Time Domain Beamforming?

 

Ни в чём. Разница такая же как между быстрой свёрткой и обычной.

 

[acvarif 0]

Ни в чём. Разница такая же как между быстрой свёрткой и обычной.

Получается, что в любом из вариантов, в примере с двумя датчиками нужен широкополосный сигнал, например ЛЧМ?

Возвращаясь к методике обработки. В любом из вариантов обработка ведется посредством дискретизации. Обычно на практике сигнал с каждого датчика + АЦП + FIR с помощью Ethernet переносятся на ПК. Все вычисления должны быть выполнены за короткое время, порядка 0.1 сек. Если не сложно, можно коротко на словах, порядок матопераций для получения веера ХН, например с линейки из 2_х...и более датчиков. Не дает покоя вопрос как успеть все сделать за небольшое время и при этом иметь хорошее разрешение по дистанции.