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龙图腾网获悉山东科技大学申请的专利基于TF-GSC声信号增强的水下定位方法及定位系统获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN121027997B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-01-13发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202511552930.2，技术领域涉及：G01S5/26；该发明授权基于TF-GSC声信号增强的水下定位方法及定位系统是由吕志超;王思媛;杜立彬;翟庆波;于菲设计研发完成，并于2025-10-29向国家知识产权局提交的专利申请。

本基于TF-GSC声信号增强的水下定位方法及定位系统在说明书摘要公布了：本发明涉及水下方位检测及定位技术领域，特别是基于TF‑GSC声信号增强的水下定位方法及定位系统。包括以下步骤：将数个水下换能器阵列布设于目标物所在区域的周边，并周期性主动发射参考声信号；目标物接收发射信号，根据到达时间差进行初步球面定位，获得目标物的粗略位置估计；各水下换能器阵列对目标物回波信号进行STFT分解，在“时间‑频率”二维平面上划分时频单元，对每个时频单元执行TF‑GSC算法；利用增强后信号的SNR作为反馈，动态调整阵列波束方向与权重，进一步优化接收效果；利用跨迭代周期进行全局收敛的判断。其能够提升水下定位的目标提取能力和干扰抑制效果，以便于提高水下定位的准确性。

本发明授权基于TF-GSC声信号增强的水下定位方法及定位系统在权利要求书中公布了：1.一种基于TF-GSC声信号增强的水下定位方法，其特征在于，包括以下步骤： S1、将数个水下换能器阵列布设于目标物所在区域的周边，并周期性主动发射参考声信号； S2、目标物接收发射信号，根据到达时间差进行初步球面定位，获得目标物的粗略位置估计； S3、各水下换能器阵列对目标物回波信号进行STFT分解，在“时间-频率”二维平面上划分时频单元，对每个时频单元执行TF-GSC算法，实现目标信号增强与干扰抑制，具体实现过程如下所述： S3.1、时频变换； S3.2、参考波束构建； S3.3、干扰子空间建模； S3.4、旁瓣抑制与权重优化； S4、利用增强后信号的SNR作为反馈，动态调整阵列波束方向与权重，进一步优化接收效果； S5、利用跨迭代周期进行全局收敛的判断； 步骤S3.2中，设粗定位结果为目标物在空间中的坐标，水下换能器阵列的坐标为，则可通过空间几何关系计算目标物相对于水下换能器阵列的方向向量； ， 其中，表示参考波束需要指向的方位角和俯仰角；d表示目标物与水下换能器阵列的直线距离； 水下换能器阵列接收到的目标物回波信号经STFT分解后，被划分为数个时频单元，每个单元对应特定时间片段和频率成分，为每个时频单元单独构造参考波束，参考波束向量的计算公式为： ， 其中，M表示阵列阵元数量；H表示共轭转置；，表示目标方向的阵列流形向量； 为满足上述公式中的无失真约束，参考波束向量采用最小范数解， ， 其中，表示目标方向的阵列流形向量；表示阵列流形向量的内积； 步骤S3.3的具体实现过程为： S3.3.1、提取时频单元的多通道信号，在完成短时傅里叶变换后，每个时频单元的多通道信号表示为： ， 其中，M表示水下换能器阵列中的声学阵元数量；表示第个声学阵元在该时频单元的复数谱系数；T表示转置； 对于第时频单元，协方差矩阵的估计公式为： ， 其中，为数学期望算子，对同一时频单元的多组观测值取平均；H表示共轭转置； 根据信号模型，协方差矩阵分解为： ， 其中，表示目标信号的协方差分量；表示目标信号功率；表示干扰加噪声的协方差矩阵； S3.3.2、通过特征值分解构建干扰子空间，特征分解公式为： ， 其中，，表示干扰加噪声的协方差矩阵；表示干扰子空间的特征向量矩阵，其计算公式为： ， 其中，K表示干扰源数量，这些特征向量张成干扰信号所在的空间，包含所有干扰信号的方向信息；表示对角矩阵； 特征向量矩阵的列向量张成的空间即为干扰子空间，表示为： ， 该子空间包含所有干扰信号的可能方向，为下一步目标信号与干扰信号的正交分离提供空间基准； 步骤S3.4中，利用广义旁瓣抑制原理，通过计算约束条件下的权重向量的最优值，使得波束在目标方向上的增益最大，同时抑制其他方向的干扰信号； 权重向量的最优值的计算是通过求解一个带约束的最小二乘问题，即，约束条件为： ， 其中，表示目标导向矢量，描述频率k、目标方向的空间相位特性，对应阵列流形，满足； 表示权重向量的范数，等价于抑制旁瓣能量，其计算公式为： ； 在旁瓣抑制与权重优化过程中，通过最小化干扰子空间的投影能量，即，可求解出最优波束权重向量； 通过正交投影的空间滤波方式，将目标信号空间映射到干扰子空间的正交方向，从而在抑制非目标信号的同时，保证目标信号的无失真输出最终，经过TF-GSC处理后，输出的增强信号为： 。

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