基于Root-MUSIC算法的室内信号到达角度估计算法与MATLAB仿真系统设计

资 源 简 介

本项目在MATLAB平台上实现了基于Root-MUSIC算法的室内环境到达角度估计算法。系统包含信号预处理、协方差矩阵计算、特征值分解和谱峰搜索等模块，能够对传感器阵列接收的多径信号进行高分辨率角度估计，适用于室内定位和智能感知应用。

详 情 说 明

基于Root-MUSIC算法的室内信号到达角度估计算法设计与仿真

项目介绍

本项目实现了一个完整的室内环境到达角度（AOA）估计系统。系统采用Root-MUSIC高分辨率谱估计算法，对传感器阵列接收的多径信号进行处理，能够在复杂室内多径环境下实现精确的角度估计。该系统适用于室内无线定位、智能感知等应用场景，为阵列信号处理研究提供了一套完整的算法实现与仿真验证方案。

功能特性

• 高分辨率角度估计：基于Root-MUSIC算法实现超分辨率角度估计，突破传统算法的瑞利限
• 完整信号处理链：包含信号预处理、协方差矩阵计算、谱峰搜索和角度解算等完整功能模块
• 多阵列构型支持：支持均匀线阵、面阵等多种阵列几何配置
• 性能分析功能：提供估计算法误差分析、分辨率评估和计算效率分析
• 可视化展示：生成空间谱图、角度估计散点图、误差分析图表等直观结果

使用方法

基本参数配置

1. 设置阵列参数：阵元数量、阵元间距、阵列构型
2. 配置信号参数：载波频率、采样点数、信噪比
3. 输入接收信号数据：M×N维复数矩阵（M为阵元数，N为采样点数）
4. 指定待估计信源数量

运行流程

系统将自动执行以下处理步骤：

1. 信号预处理与协方差矩阵估计
2. 特征值分解与信号子空间提取
3. Root-MUSIC多项式构建与求根
4. 角度映射与结果验证
5. 性能评估与结果可视化

结果输出

• 估计角度值（1×K维实数向量，单位：度）
• 空间谱分布曲线
• 算法性能分析报告
• 多种可视化分析图表

系统要求

软件环境

• MATLAB R2018a或更高版本
• 信号处理工具箱（Signal Processing Toolbox）
• 优化工具箱（Optimization Toolbox，可选）

硬件建议

• 内存：至少8GB RAM
• 处理器：Intel Core i5或同等性能以上
• 存储空间：至少1GB可用空间

文件说明

main.m文件作为项目的主入口点，整合了完整的Root-MUSIC算法实现流程。该文件包含了阵列信号接收模拟、数据预处理、协方差矩阵计算、信号子空间估计、多项式求根解算等核心功能模块，能够完成从原始信号输入到角度估计结果输出的全过程处理，并生成相应的性能评估报告和可视化图表。