基于ESPRIT算法的信号DOA估计MATLAB实现

资 源 简 介

本项目提供完整的MATLAB实现，采用ESPRIT算法进行信号到达方向（DOA）估计。包含信号建模、阵列处理、参数估计等模块，适用于雷达、通信等领域的波达方向分析。

详 情 说 明

基于ESPRIT算法的信号到达方向（DOA）估计MATLAB实现

项目介绍

本项目实现了ESPRIT（Estimation of Signal Parameters via Rotational Invariance Techniques）算法的完整MATLAB程序。ESPRIT算法是一种基于旋转不变性原理的高效信号参数估计技术，广泛应用于雷达、无线通信、声纳等领域的波达方向估计。该算法通过利用传感器阵列的平移不变特性，无需进行谱搜索即可快速准确地估计多个信号源的到达角度。

功能特性

• 多通道信号处理：支持多天线阵列接收的复数信号矩阵输入
• 智能源数估计：可自动估计信号源数量，也支持手动指定
• 高精度DOA估计：基于信号子空间分解技术，实现精确的角度估计
• 多维空间支持：支持二维和三维空间的到达角度估计
• 抗噪声鲁棒性：内置信噪比阈值处理，增强在噪声环境下的稳定性
• 完整可视化：提供特征值分布图和DOA估计结果的极坐标可视化
• 性能评估：输出估计精度指标，包括均方误差和置信区间

使用方法

1. 准备输入数据：准备M×N维的复数信号矩阵，其中M为天线数量，N为采样点数
2. 配置阵列参数：设置天线阵列的几何结构、阵元间距等参数
3. 设置算法参数：指定工作频率/波长，信噪比阈值等
4. 运行主程序：执行主函数开始DOA估计计算
5. 分析输出结果：查看估计的信号源数量和到达角度，分析可视化结果

基本的参数配置示例： % 阵列参数 array_spacing = 0.5; % 半波长间距 carrier_frequency = 2.4e9; % 2.4GHz载波频率 snr_threshold = 10; % 信噪比阈值10dB

系统要求

• MATLAB R2018a或更高版本
• 信号处理工具箱（Signal Processing Toolbox）
• 推荐内存：4GB以上
• 支持的操作系统：Windows/Linux/macOS

文件说明

主程序文件整合了ESPRIT算法的核心处理流程，包括信号协方差矩阵的构建与特征值分解、信号子空间与噪声子空间的识别与分离、基于旋转不变性原理的信号源数量自动判定机制、到达角度的精确计算模块，以及结果可视化与性能指标输出功能。该文件通过模块化设计实现了从原始信号输入到最终角度估计结果的完整处理链。