MATLAB空间平滑算法改进的相干信号波达方向估计系统

资 源 简 介

本项目基于MATLAB实现空间平滑算法及其改进版本，通过子阵列划分与协方差矩阵重构解决常规MUSIC算法对相干信号的失效问题。支持前向/前后向平滑、加权平滑等优化技术，提升波达方向估计精度与稳定性。适用于阵列信号处理研究与教学。

详 情 说 明

基于空间平滑改进算法的相干信号波达方向估计系统

项目介绍

本项目实现了一套完整的相干信号波达方向(DOA)估计系统，专注于解决相干信号场景下传统MUSIC算法性能退化的问题。系统通过引入空间平滑预处理技术及其多种改进方案，有效恢复了信号子空间与噪声子空间的正交性，从而实现对相干信号的精确DOA估计。该系统不仅适用于基础的前向平滑算法，还集成了前后向平滑、加权平滑等高级改进技术，为用户提供全面的性能对比分析和参数优化指导。

功能特性

• 相干信号处理能力：突破常规MUSIC算法对相干信号的限制，实现可靠的DOA估计
• 多算法支持：集成前向平滑、前后向平滑、加权平滑等多种改进算法
• 性能对比分析：提供均方误差、分辨率等多维度性能评估指标
• 参数优化建议：基于性能分析给出子阵列划分等关键参数的优化推荐
• 可视化输出：生成直观的空间谱分布曲线和结果对比图表

使用方法

输入参数配置

1. 阵列接收信号：提供复数格式的阵元接收信号矩阵（阵元数×快拍数）
2. 阵元坐标：指定各阵元的二维空间位置坐标
3. 信号源数目：预设待估计的信号源个数
4. 算法参数：设置子阵列大小、加权系数等平滑算法参数

执行流程

运行主程序后，系统将自动完成以下处理：

• 信号协方差矩阵计算与重构
• 空间平滑预处理（根据选择的算法类型）
• MUSIC谱估计与峰值搜索
• 结果可视化与性能分析

输出结果

• 估计角度列表：信号源的波达方向角度估计值（度）
• 空间谱曲线：角度-谱值对应关系图谱
• 性能报告：各算法的均方误差和分辨率对比
• 优化建议：针对当前场景的参数配置推荐

系统要求

• MATLAB R2018a或更高版本
• 信号处理工具箱
• 优化工具箱（用于参数优化功能）
• 至少4GB内存（建议8GB以上处理大规模阵列）

文件说明

主程序文件实现了系统的核心处理流程，包括信号数据的输入解析、空间平滑算法的选择与执行、协方差矩阵的重构计算、MUSIC谱估计的核心运算以及结果的可视化输出。该文件整合了前后向平滑处理、加权优化等改进技术，并负责生成性能对比报告和参数优化建议，为用户提供完整的相干信号DOA估计解决方案。