[發明專利]基于局部Capon估計的SNMR信號參數估計方法

在審

• 申請號: 202310384013.2
• 申請日: 2023-04-12
• 公開（公告）號: CN116432008A
• 公開（公告）日: 2023-07-14
• 發明（設計）人: 于曉輝;馮海;李新波;孫曉東;石屹然
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G06F18/2131
• 分類號: G06F18/2131;G01V3/14;G01N24/08
• 代理公司: 長春市吉利專利事務所(普通合伙) 22206
• 代理人: 王楠楠

1.基于局部Capon估計的SNMR信號參數估計方法，其特征在于，該方法包括：

步驟S1：構建包含SNMR信號和工頻諧波噪聲的混合信號模型；

混合信號模型中，x(n)為采集信號的數據序列，K為信號分量的個數，k＝1,2,…,K，E_k、f_k和T_k分別對應第k個信號分量的幅值、相位、頻率和弛豫時間，j為虛數單位，ω(n)為隨機噪聲；

將采集信號的數據序列x＝[x(1),x(2),…,x(L)]轉化為M×N維的Hankel矩陣X：

x(M)、x(N)和x(L)分別為數據數列的第M、N和L個點，三者有如下關系：

L＝M+N-1，MN；

并計算得到X協方差矩陣R：

R＝XX^H

步驟S2：構造Capon譜，在Capon譜中引入局部傅里葉矩陣F，得到自變量為頻率f和弛豫時間T的函數

①構造的Capon譜為：

其中，R為步驟S1中X的協方差矩陣，s_M和s_N分別為長度為M和N的一維列向量,為s_M的共軛轉置；

s_M(f,T)＝[1?e^-1/T+j2πf?…?e^{(-1/T+j2πf)(M-1)}]^H

s_N(f,T)＝[1?e^(-1/T+j2πf)?…?e^{(-1/T+j2πf)(N-1)}]^H

②在Capon譜中引入局部傅里葉矩陣，定義M×(2P+1)維的局部傅立葉矩陣F：

在局部傅立葉矩陣F中，f為頻率自變量，以頻率自變量f為中心兩側各有P個臨近頻率點，每個頻率之間間隔為N_f為采樣頻率；

引入局部傅立葉矩陣F后自相關矩陣變為：

由此，Capon譜改寫為：

是一個關于f和T的函數，通過對進行峰值搜索，峰值坐標對應SNMR信號的拉莫爾頻率f_L和弛豫時間

步驟S3：利用最小二乘法求得SNMR信號的初始振幅和相位；

構建長度為L的一維向量z：

將z和x帶入最小二乘法求得的估計量

SNMR信號的初始振幅E₀和SNMR信號初始相位通過如下式子求得：

2.根據權利要求1所述的基于局部Capon估計的SNMR信號參數估計方法，其特征在于，步驟S1中構建包含SNMR信號、工頻諧波噪聲和隨機噪聲的混合信號模型過程如下：

①接收線圈采集到的信號的數學模型為：

其中，對應SNMR信號、對應工頻諧波噪聲以及ω(n)對應隨機噪聲，x(n)為采集信號的數據序列；E₀為SNMR信號的初始振幅；為SNMR信號的弛豫時間；f_L為SNMR信號在當地的拉莫爾頻率，核磁共振信號的接收頻率與當地的拉莫爾頻率相同；為SNMR信號初始相位；B為工頻諧波噪聲諧波分量的個數；b＝1,2,…,B；f₀為工頻諧波噪聲的基頻；A_b和分別對應是第b個工頻諧波分量的幅值和相位；

②將所述的接收線圈采集到的信號的數學模型轉換為復數信號模型：

③構建包含SNMR信號、工頻諧波噪聲和隨機噪聲的混合信號模型，

混合信號模型中，x(n)為采集信號的數據序列，K為信號分量的個數，k＝1,2,…,K，E_k、f_k和T_k分別對應第k個信號分量的幅值、相位、頻率和弛豫時間，j為虛數單位，ω(n)為隨機噪聲。