基于改进ESPRIT算法的MATLAB高精度DOA估计系统实现

资 源 简 介

本项目提供一个改进的ESPRIT算法MATLAB实现，通过优化信号子空间分解与旋转不变性技术，显著提高了波达方向(DOA)估计精度。该实现适用于阵列信号处理、雷达系统等领域的研究与应用。

详 情 说 明

基于改进ESPRIT算法的高精度DOA估计系统

项目介绍

本项目实现一种改进型ESPRIT（Estimating Signal Parameters via Rotational Invariance Techniques）算法，通过优化信号子空间分解和旋转不变性特征提取，实现对多个信号源到达方向（DOA）的高精度估计。系统支持均匀线阵和平面阵列配置，具备噪声鲁棒性和多信号分辨能力，可准确估计信号源的方位角和俯仰角。

功能特性

• 高精度DOA估计: 采用TLS-ESPRIT（总体最小二乘ESPRIT）算法，提高角度估计精度
• 多阵列配置支持: 支持均匀线阵和平面阵列配置，适应不同应用场景
• 自适应信号源数量估计: 可通过信息论准则自动估计信号源数量，也可手动预设
• 噪声鲁棒性: 集成信噪比阈值参数，有效抑制噪声干扰
• 多维输出分析: 提供角度估计结果、置信度指标、分辨率分析报告和性能统计量
• 算法优化: 采用信号子空间正交性增强技术和特征值分解与旋转不变性联合优化

使用方法

输入参数

• 阵列接收信号矩阵: M×N维复数矩阵（M为阵元数，N为快拍数）
• 阵列几何参数: 阵元间距（单位：波长倍数）
• 信号源数量: 可选预设或自动估计
• 信噪比阈值参数: 用于噪声抑制

输出结果

• 估计角度结果: 方位角数组和俯仰角数组（单位：度）
• 置信度指标: 每个估计角度的可信度评分（0-1范围）
• 分辨率分析报告: 可分辨信号源的最小角度间隔
• 算法性能指标: 估计误差均值、均方根误差等统计量

系统要求

• MATLAB R2018a或更高版本
• 信号处理工具箱
• 至少4GB内存（建议8GB以上用于大规陵数据处理）
• 支持复数矩阵运算

文件说明

主程序文件实现了系统的核心处理流程，包括阵列信号数据接收与预处理、改进ESPRIT算法核心计算模块、信号子空间分解与旋转不变性特征提取、自动信号源数量判定与参数优化、角度估计结果计算与误差分析，以及最终的结果可视化输出与性能报告生成功能。