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阵列信号处理在雷达、声呐、地震监测、通信、导航、医学成像等众多领域有着广泛的应用。而波达方向估计(DOA)是阵列信号处理的一个重要分支。随着现代无线技术的快速发展，宽带信号已经成为研究的重点。但是现有的大多数宽带信号处理算法都是建立在理想假设基础上的，而在实际应用系统中，可能存在各种干扰，信号背景更加复杂。这时，经典的空间谱估计算法的性能会严重恶化甚至完全失效。基于此背景，本文通过对传统的宽带信号DOA估计算法的深入研究，重点研究了当阵列间存在互耦、噪声为高斯色噪声以及当信号源数目多于阵元数目等复杂背景条件下的宽带信号源DOA估计算法。 本研究成主要内容包括：⑴针对噪声为高斯色噪声，信号源为非高斯宽带相干信号的情况，提出一种基于信号子空间和高阶累积量的宽带DOA估计算法。这样在构造聚焦矩阵时不需要进行角度预估计，并且能够抑制高斯噪声。但是由于引进了高阶累积量，算法复杂度很高，影响了DOA估计的实时性要求。针对这一缺陷，本文对上述方法进行改进，提出了一种基于信号子空间和四阶累积量切片的宽带DOA估计的快速算法，该算法不仅能抑制高斯噪声，而且能降低运算量。⑵当信号源数目多于阵元数目时，提出了一种改进的基于四阶累积量的虚拟阵列扩展算法，该算法将四阶累积量矩阵里的冗余信息消除，可以降低算法的复杂度。并且针对四阶累积量不能处理高斯信号的问题，将Khatri-Rao信号子空间方法应用于宽带虚拟阵列扩展上，并针对Khatri-Rao算法运算量大的问题，对其进行降维处理，可以降低运算量。⑶针对阵列间存在互耦效应的情况，提出一种基于辅助阵元和传播算子的宽带DOA估计快速算法。首先利用辅助阵元将互耦信息和DOA信息分离，再利用传播算子构造聚焦矩阵，这样用线性运算避免复杂的特征值分解，可以极大地降低运算量。