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随着信号处理技术的极大发展,信息处理能力在现代战争中对战争的结局起着关键的作用。如何在复杂的电磁环境下获取大量有效信息成为研究的热点。确定空间信号的二维波达方向(2D DOA)是电子系统的重要功能,对敌方的军事目标实施全面的侦察、测向定位和监视起关键作用。而均匀圆阵(UCA)作为一种特殊的平面阵列结构,能提供俯仰角和方位角的信息,在360°范围内全方位无模糊测向,在阵列信号处理中得到广泛应用。本文以基于UCA的2D DOA估计作为研究背景,研究了几种高分辨估计算法。由于UCA的阵列流型不满足范德蒙德阵的形式,为了移植MUSIC、ESPRIT等高分辨算法的优良特性,采用波束空间转换进行预处理,例如UCA-RB-MUSIC、UCA-Root-MUSIC、UCA-ESPRIT算法等。UCA-RARE算法也是基于波束空间转换技术,它能将俯仰角与方位角的求解分离,这样的处理利于阵列误差补偿。而UCA-SBDOA算法,利用多个子阵的平移以及多个波束形成器来计算俯仰角和方位角,具有计算简单等特点。本文对这些算法的有效性进行了仿真验证和分析。此外,由于上述高分辨算法的优良性能都是基于阵列流型的理想化而产生的。当存在多径或者阵元间互耦等不理想因素时,算法性能会急剧恶化甚至不能估计角度。为了增强算法的稳健性,本文针对这两种情况作了讨论并介绍了对应的解决方案。对于多径信号源问题,可以采用空间平滑技术和时间平滑技术,空间平滑利用了子阵间的平移去相干或相关。而时间平滑利用了信道慢衰落特性。由仿真结果分析可知这两种方法性能相近,都能去相干或相关;而对于互耦效应,本文在基于互耦补偿的UCA-RARE算法的基础上,提出了一种在多径条件下,作互耦补偿的2D DOA估计方法,该方法结合了时间平滑与RARE算法的优势,计算量小,无孔径损失,仿真结果验证了该方法的优良性能。最后,本文介绍了基于阵元切换的2D DOA估计方法,并在9阵元3通道宽带测向系统的项目背景下,在VC++平台上将算法作实现,通过仿真和实测系统数据验证所提方法的实用性。