基于均匀圆阵的实值波束空间ESPRIT算法的MATLAB实现

资 源 简 介

该MATLAB项目实现了UCA-RB-ESPRIT算法，用于均匀圆阵的波达方向(DOA)估计。通过波束空间变换将复数数据转换为实值数据，获得导向矢量平移不变性，并应用ESPRIT算法进行高效参数估计。

详 情 说 明

基于均匀圆阵的实值波束空间ESPRIT算法（UCA-RB-ESPRIT）实现

项目介绍

本项目实现了基于均匀圆阵的实值波束空间ESPRIT算法（UCA-RB-ESPRIT），专门用于对均匀圆阵接收的信号进行波达方向（DOA）估计。通过波束空间变换技术，将均匀圆阵接收的复数数据转换为实值数据，获得导向矢量的平移不变性，进而应用高效的ESPRIT算法实现对信源方位角的高精度估计。该算法在阵列信号处理、声源定位、无线通信等领域具有重要应用价值。

功能特性

• 波束空间变换：将均匀圆阵的复数导向矢量转换为实值波束空间导向矢量
• 实值ESPRIT算法：利用实值信号子空间的旋转不变性进行DOA估计
• 均匀圆阵建模：支持任意阵元数量的均匀圆阵导向矢量计算
• 高精度估计：提供准确的方位角估计结果和性能分析
• 可视化输出：可生成空间谱分布图等结果可视化
• 性能评估：包含均方误差、分辨率分析等算法性能指标

使用方法

基本参数设置

% 阵元参数 阵元数量 = 8; % 均匀圆阵阵元个数 圆阵半径 = 0.5; % 圆阵半径（单位：波长）

% 信号参数 信源数量 = 2; % 需要估计的信源个数 快拍数 = 1000; % 接收信号快拍数 信噪比 = 10; % 信噪比（dB）

输入数据

• 接收信号矩阵：复数格式，维度为阵元数×快拍数
• 阵元位置：通过圆阵半径和阵元个数自动生成
• 信源数量：预先估计或已知的信源个数
• 工作波长：信号波长或频率参数
• 信噪比参数：可选，用于仿真验证场景

运行算法

调用主函数执行DOA估计流程，算法自动完成波束空间变换、实值处理和ESPRIT计算。

输出结果

• DOA估计值：信源方位角估计结果（单位：度）
• 空间谱图：可选的空间谱分布可视化
• 性能指标：估计误差、分辨率等量化指标
• 中间结果：实值信号子空间和旋转不变关系矩阵

系统要求

• MATLAB版本：R2016a或更高版本
• 必需工具箱：信号处理工具箱
• 内存要求：至少4GB RAM（建议8GB以上）
• 操作系统：Windows/Linux/macOS均可

文件说明

主程序文件实现了完整的UCA-RB-ESPRIT算法流程，包含均匀圆阵的导向矢量建模、接收信号模拟生成、波束空间变换处理、实值信号子空间分解、ESPRIT算法核心计算以及结果可视化输出等核心功能。该文件通过模块化设计整合了算法各个环节，用户可通过调整输入参数灵活应用于不同场景，并获取准确的DOA估计结果和性能分析数据。