高动态信号，又称多项式相位信号，是自然界中普遍存在的一种信号模型。广泛应用于各种信息系统中，如通信、雷达、生物医学、地震信号分析等相关领域。因此高动态信号的时频表示、检测和参数估计是这些领域需要解决的共性问题。　　 高动态信号的相位参数估计已有较多的方法，但计算量过大，效率不高；窄带二阶动态信号(也称线性调频信号)的波达方向(DOA)估计已有较为完善的理论体系，但实际应用中遇到的宽带二阶动态信号和高于二阶的动态信号的情况，现有的大多方法都是建立在窄带的基础之上，不能有效的进行DOA估计。　　 本文针对二阶和三阶动态信号相位参数估计以及DOA估计问题做了如下工作：　　 1.针对多分量二阶动态信号时频分布中存在交叉项干扰的问题，研究了线性调频(LFM)信号在分数阶Fourier(FRF)域的时频特性。与Wigner-Ville分布(WVD)、短时傅里叶变换(STFT)等时频工具相比，有效的避免了交叉项干扰问题。　　 2.研究了分数阶Fourier变换(FRFT)的二阶动态信号相位参数估计的两种快速算法。一种为分数阶Fourier变换与解线调技术相结合的快速LFM信号参数估计方法，即用信号延时相关解调的方法得到调频斜率的粗略估计，从而得到分数阶旋转角度的范围，简化为小范围的一维搜索问题，从而精确地估计出信号最佳能量聚集时的参数；另一种快速算法为分级迭代方法，即先设定一个相对较大的分数阶搜索步长对信号进行分数阶Fourier变换，然后在估计出的分数阶初值周围缩小搜索步长对信号进行分数阶Fourier变换，依次循环直至达到要求的精度。　　 3.研究了分数阶Fourier变换的三阶动态信号相位参数估计算法，高动态信号可以通过多项式变换得到线性调频信号，然后运用分数阶Fourier变换便可进行参数估计。　　 4.研究了基于分数阶Fourier变换的宽带LFM信号DOA估计，该算法首先将宽带LFM信号转化为FRF域，再用常规的方法进行DOA估计；同时，结合现实中的相干信号，提出了分数阶Fourier变换和虚拟阵列相结合的宽带相干LFM信号DOA估计算法，即用虚拟阵列变换法对相干信号进行解相干，再用ESPRIT算法进行波达方向估计。　　 5.研究了一种基于FRFT的三阶动态信号DOA估计算法。该算法首先通过多项式相位变换，估计出高动态信号的最高阶相位系数，从而可以消除最高阶项。运用这一降阶思想，依次消除高阶项，这样高动态信号可降为LFM信号，然后将宽带的LFM信号转化为FRF域窄带的平稳信号。在相应的FRF域，运用求根MUSIC算法对信号进行DOA估计，从而把LFM信号的DOA估计推广到高于二阶动态信号的DOA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。