波达方向(DOA)估计是阵列信号处理的重要组成部分,在无线通信、雷达、地震勘探等领域受到越来越广泛的关注。本文紧密围绕课题研究背景和目标,在均匀线阵的基础上着重研究了宽带信号DOA估计算法及相关降维方法。首先对本文所基于的物理环境进行假设,讨论了影响空间谱估计的因素以及相关评价估计性能的指标,在窄带信号接收模型的基础上研究了宽带信号的频域模型,并仿真了两种加权方式的非相干信号子空间(ISM)算法。其次介绍了相干信号子空间(CSM)方法的基本原理,给出了常见的四种聚焦矩阵的构造方法,包括对角聚焦变换方法、旋转信号子空间变换(RSS)算法、信号子空间变换(SST)算法、双边相关变换(TCT)算法等。重点研究了TCT算法并对其聚焦矩阵的构造方法进行了改进,克服了原算法分辨门限高的问题。再次针对CSM方法需要预估角度的缺点,研究了两种无需预估的方法——投影子空间正交性测试(TOPS)算法和频域子空间正交性测试(TOFS)算法,针对TOFS算法各频点处的协方差矩阵进行重构,提出了一种基于矩阵共轭重构的改进TOFS算法,解决了原算法不能处理相干信号的问题。然后研究了两种DOA估计算法的降维处理方法——多级维纳滤波器技术(MSWF)和波束空间预处理方法。将多级维纳滤波器技术和波束空间预处理方法引入到改进的TCT算法和基于矩阵共轭重构的TOFS算法中去,降低运算量的同时保持了原算法的性能。最后利用基于微波暗室获取的实测数据对本文研究的算法进行了验证,实测结果表明,本文提出的算法能够有效地对实测数据进行DOA估计。