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波达方向(DOA)估计是阵列信号处理中的一个重要分支,其在移动通信、电子侦察、无线电频谱监控等领域得到了普遍的应用。其中,对窄带信号DOA估计的基本算法的研究已日臻完善。但对于在雷达领域有着重要应用价值的宽带信号,其波达方向估计一直都是阵列信号处理领域的重点和难点。因此,宽带信号的DOA估计已成为近年来阵列信号处理中一个热门的研究内容。本文首先介绍和分析了现有的几种窄带子空间类DOA估计算法,并对相关算法的估计性能做了比较分析。在窄带子空间类DOA估计理论的基础上,针对越来越广泛使用的宽带信号,研究其高分辨DOA估计算法。文中介绍了两种典型的宽带信号DOA估计算法——ISM算法和CSM算法。对于CSM算法,本文介绍了其基本理论,并描述了聚焦矩阵和聚焦频率的选择问题。文中着重对ISM算法进行了理论分析和研究,并针对传统ISM算法中子频带的能量分布不均和信噪比各不相同而导致的算法估计性能不佳的问题,从算法运算量和低信噪比下算法性能的角度出发,对传统ISM算法进行改进,从而达到以较少的计算量或在较低信噪比条件下准确估计宽带信号源的方位。改进的内容如下:1、给出了一种新的宽带DOA估计算法——root-ISM算法,以多子带求根的思想实现DOA估计,从而有效地降低原ISM算法的计算量;2、在root-ISM算法的基础上给出root-WISM算法,该算法以子频带能量对DOA估计结果的加权平均取代子频带DOA估计结果的简单算术平均,改善root-ISM算法在信噪比较低时的估计性能;3、给出另一种在root-ISM算法基础上改进的f-root-WISM算法,以最大能量频点子频带估计取代多子频带综合估计,进一步降低算法的计算量。针对上述思路对相应算法进行了理论分析和仿真,从而验证了root-ISM算法及其两种改进算法的有效性和优越性。另外,本文介绍了小波去噪理论,并将其中的小波阈值去噪理论运用于宽带DOA估计系统中,对ISM算法在低信噪比下的估计性能问题作了进一步的探讨,即通过在进行DOA估计之前增加一个小波去噪预处理过程,间接改善算法的估计性能。仿真实验表明该方案能改善ISM算法的分辨能力并解决低信噪下易出现伪峰的问题。