MATLAB实现基于四阶累积量的高分辨率波达方向估计算法

资 源 简 介

本项目在MATLAB中实现了基于四阶累积量的DOA估计算法，通过构建四阶累积量矩阵替代传统二阶统计量，有效抑制高斯噪声。采用类MUSIC方法进行特征分解，构建噪声子空间并形成高分辨率空间谱函数。

详 情 说 明

基于四阶累积量的高分辨率波达方向（DOA）估计算法实现

项目介绍

本项目实现了一种基于四阶累积量的高分辨率波达方向估计算法。该算法通过构建四阶累积量矩阵替代传统的二阶统计量，能够有效抑制高斯噪声的影响，并在低信噪比环境下保持优良的估计性能。算法采用类MUSIC方法的思想，通过对累积量矩阵进行特征分解来构建噪声子空间，进而形成空间谱函数，实现对多个信号源方向的超分辨率估计，特别适用于相干信号源的DOA估计场景。

功能特性

• 高斯噪声抑制：利用四阶累积量的统计特性，有效抑制高斯噪声对估计性能的影响
• 超分辨率估计：实现高于传统方法的角分辨率，能够区分角度间隔较小的信号源
• 相干信号处理：具备处理相干信号源的能力，克服传统方法在相干场景下的局限性
• 低信噪比性能：在低信噪比环境下仍能保持稳定的估计精度
• 多指标输出：提供DOA估计角度、空间谱分布及性能评估指标

使用方法

1. 准备输入数据：

- 阵列接收信号矩阵（M×N维复数矩阵） - 信号源数量估计值 - 阵元位置坐标向量 - 角度搜索范围参数

1. 运行主程序：

```matlab % 设置输入参数 received_signal = ... % 阵列接收信号 source_num = ... % 信号源数量 array_geometry = ... % 阵元位置 angle_range = [...] % 搜索角度范围 % 执行DOA估计 [estimated_angles, spatial_spectrum, performance] = main_doa_estimation(received_signal, source_num, array_geometry, angle_range);

1. 获取输出结果：

- DOA估计角度向量 - 空间谱函数分布 - 估计性能指标（RMSE、检测概率） - 可视化结果（空间谱图、角度标记图）

系统要求

• MATLAB R2018a或更高版本
• 信号处理工具箱
• 统计和机器学习工具箱（可选，用于性能分析）

文件说明

主程序文件实现了完整的DOA估计流程，包含四阶累积量矩阵的构建与处理、信号与噪声子空间的分离技术、空间谱函数的生成与峰值搜索等核心功能。该文件完成了从阵列接收信号到最终角度估计的全过程，包括参数初始化、算法核心计算、结果评估和可视化输出，确保了算法各环节的协调运行和结果的准确性验证。