[发明专利]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

权利要求书

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；

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-φ_t)s(t)+n(t)                          (1)

其中s(t)＝[s₁(t),s₂(t),…,s_P(t)]^T表示信号向量，(·)^T表示转置运算，n(t)

是加性噪声；φ_t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,…，φ_P}；

阵列接收数据的协方差矩阵表示为

其中I_M表示M×M维单位矩阵，σ²表示噪声功率，R_s(t)＝E[s(t)s^H(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

其中，B_t是M×(2K+1)维矩阵；

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2中，

步骤2.1、B_t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

3.根据权利要求2所述方法，其特征在于：在步骤3中，

步骤3.1、根据变换矩阵Β_t，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，R_y(t)维数为(2K+1)×(2K+1)。

4.根据权利要求3所述方法，其特征在于：在步骤4中，

自由度参数Θ^(k)＝(λ₁,…,λ_k,σ²,u₁,...,u_k)，k为待估计的信源数，似然函数表示为

其中，l(·)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，D_BMDL为估计的信源数，L表示采样的时间快拍数。