宽带信号的阵列测向和DOA跟踪是阵列信号处理中一个重要的研究方向。随着军事电子技术和通信技术的发展,宽带信号、超宽带信号的应用越来越广泛,要满足对这类具有大时宽-带宽积、大相对带宽的复杂信号的无源侦察要求,就必须研究能够适用于宽带信号的阵列信号处理技术。本文对宽带信号的阵列测向和DOA跟踪问题进行了比较深入的研究,主要的研究工作集中在下面所列的几个方面:(1)非零带宽对窄带阵列算法的影响。随着带宽的增加,适用于窄带信源个数估计的AIC、MDL算法将会出现信源数目的过估计。在中高信噪比、快拍数较多、相对带宽小于5%时,MDL算法可以很好地估计信源的个数。对于更大的带宽,两种算法均不能正确地估计信源的个数。另外,即使能估计到正确的信源个数,经典的窄带测向算法对信源DOA的估计误差也会随着带宽的增加而迅速增大。多个入射信号中,即使只有其中一个信号的带宽增加,也会使所有入射角的估计误差增大。(2)研究了两类共四种宽带阵列测向算法。两种基于角度预估的聚焦矩阵构造方法:旋转信号子空间方法(RSS)、双边相关变换方法(TCT);两种无需角度预估的聚焦矩阵构造方法:基于阵列流形展开的聚焦矩阵构造方法(AMFE)、稳健相干信号子空间方法(R-CSM)。仿真分析了RSS、TCT算法最佳聚焦频率的选择问题。仿真结果表明,对于具有平坦功率谱或对称功率谱的信号,选择信号中心频率作为聚焦频率可以使聚焦误差最小。仿真结果表明,基于酉聚焦矩阵的算法相对于基于非酉聚焦矩阵的算法有着更好的估计性能。对于无需角度预估的两种聚焦矩阵构造方法,仿真结果说明了其有效性。仿真表明,AMFE算法虽然可以有效地估计多个宽带信源的DOA,但其估计精度比较有限。而R-CSM算法的估计精度可以通过多次迭代来提高,以增加运算量的代价来改进估计效果。(3)研究了一种基于聚焦矩阵更新的DOA跟踪算法,仿真表明该算法可以有效地跟踪宽带信源DOA的变化,需要选择合适的观测窗口大小,以保证算法对信源方向变化有较快的响应速度和较高的跟踪稳定性。提出了一种宽带信源DOA跟踪的新方法,通过选择合适的遗忘因子,该算法对DOA快速变化的宽带信源有很好的跟踪能力。仿真结果表明,新算法对DOA快速变化的宽带信源的跟踪能力优于基于聚焦矩阵更新的DOA跟踪算法。(4)通过外场实验验证了一种两阵元宽带测向算法的多信源测向能力,分析了其测向精度。其间引入了阵列校正的技术来减小通道不一致误差的影响,取得了一定的效果。虽然实验条件相对简陋,实验系统存在的系统误差造成了较大的测向偏差,但数据分析结果基本表明了两阵元宽带测向算法具备多信号测向能力和较好的测向精度。