基于Root-MUSIC算法的DOA估计MATLAB仿真系统

资 源 简 介

本项目利用Root-MUSIC算法在MATLAB环境中实现高精度波达方向（DOA）估计，通过均匀线性阵列（ULA）模拟多信号源入射，并对接收信号协方差矩阵进行特征分解以构造噪声子空间，为阵列信号处理研究提供仿真支持。

详 情 说 明

基于Root-MUSIC算法的DOA估计的MATLAB仿真系统

项目介绍

本项目是一个MATLAB仿真系统，用于实现基于Root-MUSIC算法的信号波达方向（DOA）高精度估计。系统通过构建均匀线性阵列（ULA）接收模型，模拟多个信号源入射到阵列的场景，利用信号处理技术实现空间谱估计。该系统能够分析不同参数（如信噪比、阵元数量、信号源个数等）对DOA估计精度的影响，为阵列信号处理算法的研究和验证提供有效工具。

功能特性

• 高精度DOA估计：采用Root-MUSIC算法，通过多项式求根方式实现超分辨率角度估计
• 灵活的参数配置：支持阵元数量、信号源个数、信噪比、入射角度和快拍数等多种参数调整
• 全面的性能分析：包含RMSE计算、空间谱可视化、角度估计对比等分析功能
• 鲁棒性验证：通过参数变化分析验证算法在不同场景下的稳定性
• 直观的结果展示：提供多种可视化图表，便于结果分析和算法性能评估

使用方法

基本参数设置

在使用系统前，需要设置以下基本参数：

M = 8; % 阵元数量（ULA传感器个数） D = 2; % 信号源数量（D < M） SNR = 10; % 信噪比（dB） theta_true = [30, 60]; % 真实入射角度（度） N = 1000; % 快拍数（采样点数）

运行仿真

设置参数后，直接运行主程序即可得到DOA估计结果：

% 运行主程序 [theta_est, RMSE] = main_simulation();

结果输出

系统运行后将输出：

• 估计角度：信号源的DOA估计值（单位：度）
• 均方根误差：估计精度量化指标
• 空间谱分布图：Root-MUSIC算法的空间谱响应可视化
• 角度估计对比图：真实角度与估计角度的直观对比

系统要求

• MATLAB版本：R2016a或更高版本
• 必要工具箱：信号处理工具箱（Signal Processing Toolbox）
• 内存要求：至少4GB RAM（建议8GB以上用于大型仿真）
• 磁盘空间：至少500MB可用空间

文件说明

主程序文件实现了系统的核心功能，包括均匀线性阵列的信号接收模型构建、接收数据协方差矩阵计算、特征值分解与信号噪声子空间分离、Root-MUSIC多项式构造与求根运算、角度映射与DOA估计结果输出，同时集成了性能评估指标计算和多种结果可视化功能，支持参数扫描分析以验证算法在不同条件下的估计精度和鲁棒性。