MATLAB实现基于波束空间变换的UCA-RB-ESPRIT算法DOA估计系统

资 源 简 介

本项目提供了一种改进的ESPRIT算法，专为均匀圆阵（UCA）的波达方向估计设计。通过波束空间变换技术，将UCA的导向矢量转换为具有平移不变性的波束空间导向矢量，提升DOA估计精度与计算效率。

详 情 说 明

基于波束空间变换的UCA-RB-ESPRIT算法DOA估计系统

项目介绍

本项目实现了一种改进的ESPRIT算法——UCA-RB-ESPRIT，专门用于均匀圆阵(UCA)的波达方向(DOA)估计。通过波束空间变换技术，将UCA的阵列接收信号转换为具有平移不变特性的波束空间信号，从而能够直接应用经典的ESPRIT算法进行高精度参数估计。该系统不仅适用于非相干信号源，还能有效处理相干信号场景，提供稳定可靠的方位角和俯仰角估计结果。

功能特性

• 先进的波束空间变换：将均匀圆阵导向矢量转换为具有平移不变性的波束空间形式
• 高效的DOA估计：基于旋转不变性子空间原理，实现快速高精度的参数估计
• 相干信号处理能力：能够有效解相干，处理多个相干信号源的DOA估计问题
• 全面的性能分析：提供估计误差、分辨率等关键性能指标评估
• 丰富的可视化输出：包含阵列几何、空间谱分布、估计结果等多种图形展示

使用方法

输入参数配置

1. 阵列接收信号：N×K复矩阵（N为阵元数，K为快拍数）
2. 阵元配置参数：

- 阵元数量N - 圆阵半径r - 信号波长λ

1. 算法参数：

- 期望估计的信号源数D - 波束空间变换的模态数M

输出结果

• DOA估计结果：D×2矩阵，包含每个信号源的方位角和俯仰角
• 空间谱分布：角度-功率谱分布图
• 算法性能指标：估计均方误差、分辨率分析结果
• 可视化图形：阵列几何结构、空间谱三维图、DOA估计散点图

系统要求

• MATLAB R2018a或更高版本
• 信号处理工具箱
• 统计与机器学习工具箱（用于性能分析）

文件说明

主程序文件实现了系统的完整处理流程，包括均匀圆阵列的信号建模、波束空间变换的核心计算、ESPRIT算法的参数估计执行，以及结果的可视化展示与性能分析。该文件整合了从数据输入到结果输出的全部功能模块，用户可通过配置相应参数直接运行获得DOA估计结果。