信号是信息的载荷者、传送者。自然界和人类社会中信息的传输与交换都是通过信号这一物理实体来完成的。自然界里，信号形式多种多样，普遍存在的一种信号模型是高动态信号。该信号是宽带信号在自然界里普遍存在的一种信号形式，广泛的应用于通信、生物医学、雷达等各种领域中。因此该信号的波达方向估计以及其他的参数估计是阵列信号处理中需要解决的共性问题。　　 二阶的动态信号，即Chirp信号，是常见的线性调频(Linear FrequencyModulated，LFM)信号。而更高阶的动态信号则是非线性调频信号。目前，多种非线性调频信号的形式已经被人们所提出，主要包括多项式相位信号(PolynomialPhase Signal，PPS)和复正弦调频(Sinusoidal Freqency Modulated，SFM)信号。这些都是宽带信号的典型的信号模型，随着该信号的广泛应用，其波达方向(Direction OfArrival，DOA)估计问题也越来越受到人们的普遍关注。　　 本文主要针对高动态信号的参数估计和波达方向估计问题进行研究，在现有的基本理论和常用方法的基础上，着重完成以下研究内容:　　 (1)简单的介绍高动态信号的几种信号模型，同时指出本文的研究重点是高动态信号的处理方法。简单介绍高动态信号波达方向估计涉及的概念、原理与方法及国内外的发展概况。　　 (2)为了解决高动态信号处理的问题，也即宽带信号的问题，本文研究了一种宽带线性调频(LFM)信号的波达方向(DOA)估计方法。即采用离散多项式变换(DPT)将宽带的LFM信号变换成窄带的，经过变换后，可将其变换成单个正弦信号和新的噪声。这样可将时变的方向向量转换为时不变的方向向量，再采用常规的窄带信号处理算法(多重信号分类(Multiple Signal Classification，MUSIC)算法、旋转不变子空间(Estimation of Parameters via Rotational Invariance Techniques，ESPRIT)算法等）对信号进行波达方向估计。理论分析和仿真结果表明，该方法能够精确的估计信号的波达方向;不仅计算量小，易于实现，而且估计性能好。　　 (3)研究了一种宽带非线性调频信号的DOA估计算法。该方法首先将非线性调频(NLFM)信号建模为高阶多项式相位信号(PPS)模型，然后通过高阶瞬时矩进行多项式相位变换，估计出高动态信号的最高阶相位系数，从而消除该信号模型的最高阶项。运用这种降阶的思想把多项式相位信号变换成线性调频信号。在上述一维的基础上，对信号进行波达方向估计及其他参数估计。　　 (4)针对无线电通信领域中经常遇到多径传输和反射因素的现象，必须考虑高动态相干信号源的存在以及宽带高动态信号不好处理的问题。研究了一种基于第一类贝塞尔函数和虚拟阵列相结合的复正弦调频信号的波达方向估计方法。即采用第一类贝塞尔函数将相干的复正弦调频信号分解成一组具有谐波幅度谐波频率的窄带信号，经过变换后，可将时变的方向向量转化为时不变的方向向量。再用虚拟阵列变换法对相干的窄带信号进行解相干，解决了常规多重信号分类算法，旋转不变子空间等算法不能估计宽带信号、相干信号的问题。不仅能更准确的进行DOA估计，而且不损失阵列的孔径，提高了阵元数的利用率。仿真实验证明了该方法的有效性。　　 (5)针对SFM信号在自然界中广泛存在，但是这方面的研究又相对较少。目前，现有算法还不完善，或受参数限制或只能估计部分参数。在上面研究DOA估计的基础上，发现用于DOA估计的方法也能用到该信号的其他参数估计。针对以上问题，研究了贝塞尔函数和虚拟阵列相结合、贝塞尔函数和Toeplitz算法相结合的方法对信号的参数进行估计。分别对信号的载波频率、调制频率、调制系数等参数进行了估计。仿真结果表明信号的这些参数都得到了准确的估计。　　 上述各种方法都进行了MATLAB仿真、分析和比较，验证了提出的思想和方法，并且能达到提高检测和估计性能的目的，为实际应用提出了一种可行的方案，具有一定的适用价值和应用前景。