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研究相干信源的DOA估计算法,已成为当今信号处理的一个热点课题。目前,相干信源DOA估计算法主要分为两类：一类是降维类处理算法；另一类是非降维类处理算法。空间平滑技术是一种较有效的解相干算法,但是它是以牺牲有效阵元数来换取解相干能力的。线性调频信号(LFM)是现实生活中普遍存在的信号形式,广泛地被应用于通信、雷达、声纳等系统。然而,传统阵列处理方法是建立在平稳窄带假设基础之上,因此,在分析处理这类信号时受到局限。本文以LFM信号为对象,研究了相干宽带LFM信号的DOA估计算法,主要工作和贡献有：1、分析了几种常用的超分辨空间谱估计方法,介绍一种对线性调频信号具有良好时频分析特性的时频分析工具——分数阶Fourier变换(FRFT)。研究了几种常见的相干信源DOA估计算法。2、针对现有的解相干算法估计低信噪比、角度相隔较近的相干信号性能的不足,结合基于空间平滑的矩阵分解算法和低秩逼近MUSIC算法,给出基于FRFT的宽带相干LFM信号一维波达方向估计算法。该方法将空间平滑思想运用到矩阵分解中,再通过低秩逼近MUSIC算法进行谱峰搜索,能够准确的估计出低信噪比、相隔比较近的相干信源的波达方向。3、针对现实信号环境的复杂性和现有解相干算法的不足,必须寻找更实用的解相干方法。结合数据共轭重排方法,给出FRF域的宽带相干LFM信号波达方向估计算法。首先给出宽带相干LFM信号的一维DOA估计算法,该算法在FRF域结合数据共轭重排,不受阵元孔径减小限制,不影响对非相干信号的DOA估计,估计性能好,计算量小,计算简便,更具有实用性,对相隔较近的小信噪比信号也具有良好的估计性能。随后将基于数据共轭重排的解相干算法扩展到二维DOA估计,丰富了该算法的应用范围。4、均匀圆阵在现实中应用广泛,相对于均匀线阵具有更优越的方位角测向性能,但是目前对均匀圆阵的研究大都是基于窄带、平稳的假设基础之上。本文给出FRF域基于均匀圆阵的宽带相干LFM信号波达方向估计算法。该算法在FRF域通过模式空间矩阵重构算法,实现对相干信源的DOA估计。仿真实验验证了该算法的有效性,进一步扩展了传统算法的应用范围,更具有实际应用的意义。