【DOA估计】基于2D-MUSIC实现L型阵下的二维DOA估计附matlab代码

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⛄ 内容介绍

二维DOA（Direction of Arrival）估计是通过接收阵列对信号进行分析来确定信号源在二维平面上的方向。2D-MUSIC算法是一种用于实现二维DOA估计的方法，在L型阵列中可以应用以下步骤：

1. 接收阵列几何设置：确定L型阵列的传感器位置和间距，通常包括两个互相垂直的线性阵列。
   
2. 采集信号数据：使用L型阵列采集来自不同方向的信号数据，并进行预处理如滤波、选择感兴趣的频段等。
   
3. 构建协方差矩阵：利用采集到的信号数据，计算接收阵列的协方差矩阵。该矩阵描述了信号之间的相关性和阵列元素之间的距离配置。
   
4. 特征分解：对协方差矩阵进行特征分解，从中获得特征值和对应的特征向量。
   
5. 构造二维空间谱：使用特征向量构造二维空间谱，其中每个方向上的空间谱都对应一个二维角度。
   
6. 估计信号源方向：通过分析二维空间谱的峰值位置，可以估计信号源在二维平面上的方向。峰值位置A。
   

需要注意的是，L型阵列具有较优的角度分辨力，并且2D-MUSIC算法可以有效地进行信号源的二维DOA估计。但在实际应用中，可能需要考虑信号相关性、阵列形状、噪声干扰等因素对算法性能的影响，以及技术和算法来完善二维DOA估计的精度和鲁棒性。

⛄ 部分代码

%%two dimensinal DOA estimation using 2D-MUSIC algorith for L-shaped arrayclear allclose allclctwpi = 2*pi;rad = pi/180;deg = 180/pi;kelm = 8;snr  = 10;iwave = 3;theta = [10 30 50];fe = [15 25 35];n = 100;dd = 0.5;d = 0:dd:(kelm-1)*dd;d1 = dd:dd:(kelm-1)*dd;Ax = exp(-j*twpi*d.'*(sin(theta*rad).*cos(fe*rad)));Ay = exp(-j*twpi*d1.'*(sin(theta*rad).*sin(fe*rad)));A = [Ax;Ay];S = randn(iwave,n);X = A*S;X1 = awgn(X,snr,'measured');Rxx = X1*X1'/n;[EV,D] = eig(Rxx);[EVA,I] = sort(diag(D).');EV = fliplr(EV(:,I));Un = EV(:,iwave+1:end);for ang1 = 1:90    for ang2 = 1:90        thet(ang1) = ang1-1;        phim1 = thet(ang1)*rad;        f(ang2) = ang2-1;        phim2 = f(ang2)*rad;        a1 = exp(-j*twpi*d.'*sin(phim1)*cos(phim2));        a2 = exp(-j*twpi*d1.'*sin(phim1)*sin(phim2));        a = [a1;a2];        SP(ang1,ang2) = 1/(a'*Un*Un'*a);    endendSP=abs(SP);SPmax=max(max(SP));SP=SP/SPmax; h = mesh(thet,f,SP);set(h,'Linewidth',2);xlabel('elevation(degree)');ylabel('azimuth(degree)');zlabel('magnitude(dB)');view(90,0);

⛄ 运行结果

⛄ 参考文献

[1] 王静.智能天线中窄带相干信号二维DOA估计算法研究[D].山西师范大学[2023-07-03].DOI:CNKI:CDMD:2.1015.606881.

[2] 张虎,仝侨.基于L型阵的二维Root-MUSIC波达方向估计算法[J].电子科技, 2015, 28(2):11.DOI:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2015.02.004.

[3] 刘永旭,杨光,周彬.基于子空间投影角度配对的L型阵列二维DOA估计算法[J].电子信息对抗技术, 2016, 31(4):6.DOI:10.3969/j.issn.1674-2230.2016.04.003.

[4] 杨艳飞,高健,张兴敢.一种基于L型阵列的改进的二维DOA估计方法[J].南京大学学报：自然科学版, 2016, 52(5):7.DOI:10.13232/j.cnki.jnju.2016.05.023.

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