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波达方向(DOA)估计是阵列信号处理领域的一个重要研究方向，该技术在雷达、声纳、通信等阵列信号处理领域中有着十分广泛的应用。近年来，非平稳宽带线性调频(LFM)类信号的DOA估计日益受到了人们的重视，正在成为一个新的研究热点。由于分数阶Fourier变换对于分析和处理线性调频信号具有十分优良的特性，因此，本文对基于分数阶Fourier变换(FRFT)的宽带LFM信号DOA估计进行了深入的研究，主要的贡献和创新有： 1．提出了一种基于分数阶Fourier变换的宽带LFM信号一维DOA估计算法，并对算法的性能进行了理论分析。该算法利用LFM信号在一定的分数阶Fourier域呈现能量聚集的特性，给出了分数阶Fourier域信号的时不变方向向量，进而在相应的分数阶Fourier域，由root-MUSIC算法估计出信号的来波方向。此外，本文还给出了估计误差的理论分析并为仿真结果所验证，使得这一方法在理论上更加趋于完善，更具有工程应用的价值。与基于Wigner-Ville分布(WVD)的时频空估计算法相比，该方法无需矩阵插值和汇聚运算，也不需要DOA的初始估计，在处理多个信号源时，不存在交叉项的干扰，因而，计算简单，计算量少，且估计精度高。 2．针对具有相同时频分布特性的宽带LFM信号，本文采用前后向空间平滑技术对上述所提出的算法进行了改进，提出了一种基于分数阶Fourier变换的宽带相干LFM信号一维DOA估计算法，并对算法进行了仿真实验。该方法能够准确地估计出具有相同时频分布特性的宽带LFM信号的波达方向，解决了存在相干信号源情况的DOA估计问题。 3．在上述所提出的算法基础上，本文将分数阶Fourier变换与DOA矩阵法相结合，对算法进行了扩展，提出了一种基于分数阶Fourier变换的宽带LFM信号二维DOA估计算法，并对算法进行了仿真实验。该方法能够估计位于立体空间信号源的来波方向矢量，解决了二维DOA估计问题，更符合实际应用情况。