(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210673889.4 (22)申请日 2022.06.15 (71)申请人 哈尔滨工程大 学 地址 150000 黑龙江省哈尔滨市南岗区南 通大街145号 (72)发明人 郝宇　邱龙皓　邹男　柳国龙　 付进　梁国龙　张光普　王逸林　 王燕　齐滨　王晋晋　 (74)专利代理 机构 哈尔滨市阳光惠远知识产权 代理有限公司 2321 1 专利代理师 孙莉莉 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 17/16(2006.01) G06F 111/04(2020.01)G06F 111/08(2020.01) G06F 119/10(2020.01) (54)发明名称 一种基于相位补偿的旋转圆阵信源数估计 系统及估计方法 (57)摘要 本发明提供的是一种基于相位补偿的旋转 圆阵信源数估计方法， 主要通过圆阵相位模态变 换， 在模态域对信号空域时变量进行在线补偿， 从而实现信号的空域聚焦， 对于圆阵接收 的观测 数据， 通过相位模态变换的相位补偿， 可 以充分 获得信号的时间增益， 对于相位模态变换造成的 噪声功率非均匀问题， 通过对变换矩阵进行白化 约束， 从而使得变换后协方差矩阵的信号特征值 和噪声特征值依然满足信息论准则下的似然函 数关系； 本发明保障信号空域聚焦的同时， 抑制 了相位模态变换导致的噪声非均匀性， 实现圆阵 旋转情况下的弱信源数估计， 本发 明属于一种水 声阵列信号处理方法， 可应用于圆阵信号处理、 时变阵信源数估计等领域。 权利要求书4页 说明书9页 附图2页 CN 115034066 A 2022.09.09 CN 115034066 A 1.一种基于相位补偿的旋转圆阵信源数估计方法， 其特 征在于： 所述方法具体包括以下步骤： 步骤1、 构建时变相位补偿矩阵； 根据旋转圆阵的信号接收模型， 结合圆阵相位模式空间的理论和时变量， 构建时变相 位补偿矩阵； 步骤2、 对步骤1构建的时变相位补偿矩阵进行白化约束， 使得变换后的噪声保持白化 特性； 步骤3、 采用补偿矩阵对接收数据进行处 理； 根据步骤2白化约束后的时变相位补偿矩阵， 对阵列接收数据进行处理， 去除时变的影 响； 步骤4、 构建旋转补偿情况下的最小描述长度准则RCMDL， 完成对旋转圆阵接收数据进 行信源数估计。 2.根据权利要求1所述方法， 其特 征在于： 在步骤1中， 步骤1.1、 建立旋转圆阵的信号接收模型， 对于一个由M阵元组成的均匀圆阵， 假设有P 个远场窄带平面波信号从不同方向入射到该基阵， 圆阵接收信号可表示 为 x(t)＝A(Φ ‑φt)s(t)+n(t)                           (1) 其中s(t)＝[s1(t),s2(t),…,sP(t)]T表示信号向量， (·)T表示转置运算， n(t)是加性 噪声； φt是圆阵1号阵元相对大地正北方向随时间t变化的水平旋转方位， Φ表示目标以地 球正北方向为参考的水平方位 集合{φ1,…， φP}； 阵列接收数据的协方差矩阵表示 为 其中IM表示M×M维单位矩阵， σ2表示噪声功率， Rs(t)＝E[s(t)sH(t)]表示信号协方差矩 阵； 步骤1.2、 根据圆阵相位模式空间的理论， 得到第n阶归一 化远场波 束激励为： 令K≈k0r， 当|n|≤K并且2K＜M时， 公式成立； 第n阶归一 化相位模态的波 束权值向量表示 为 时变相位补偿矩阵表示 为 其中权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 115034066 A 2其中， Bt是M×(2K+1)维矩阵。 3.根据权利要求2所述方法， 其特 征在于： 在步骤2中， 步骤2.1、 Bt中 的对角线元素幅度大小不一， 对变换矩阵进行白化约束减少噪声影 响， 即 步骤2.2、 白化后的变换矩阵表示 为 4.根据权利要求3所述方法， 其特 征在于： 在步骤3中， 步骤3.1、 根据变换矩阵Βt， 将其作用于 接收数据可以得到 从公式可以看出， 经 过变换矩阵处 理信号中的时变量已经被去除； 步骤3.2、 根据步骤3.1得到经 过变换矩阵处 理后的协方差矩阵 其中， Ry(t)维数为(2K+1) ×(2K+1)。 5.根据权利要求 4所述方法， 其特 征在于： 在步骤4中， 自由度参数Θ(k)＝( λ1,…, λk, σ2,u1,...,uk)， k为待估计的信源数， 似然函数表示 为 其中， 表示似然函数； 进 而可以得到 旋转补偿 情况下的最小 描述长度准则 其中， DBMDL为估计的信源数， L表示采样的时间快拍数。 6.一种基于相位补偿的旋转圆阵信源数估计系统， 其特 征在于：权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 115034066 A 3