本文主要研究的是时-空欠采样下信号参数和波达方向估计的方法。面对越来越宽的工作频段和带宽,直接运用传统的Nyquist采样条件对信号参数进行估计明显会加重对系统的压力,现有的硬件水平难以满足高频率、大带宽的数据的处理和存储,运用欠采样处理无疑很好的解决了这一问题。阵列信号处理中,对信号的无模糊波达方向估计,为了满足Nyquist采样条件,需要天线阵元之间的间距不大于入射信号中最大频率的半波长,然而较小的间距会产生严重的耦合现象,容易出现较大的误差,不利于高精度的DOA估计。适度的扩大天线阵元之间的间距,可以提高分辨率,同时有效地提升了DOA估计的精度。需要考虑的是如何利用有效的解模糊算法解决出现的相位模糊问题。如何在时空欠采样下对信号的参数和波达方向实现高精度的估计,寻找高效快捷的解模糊方法,是本文研究的核心。本文的主要工作安排如下:一、欠采样下信号参数和波达方向估计基础研究。本文首先分析对比了Nyquist采样与欠采样下的信号频谱特征,研究了经典正弦信号频率估计方法和宽带线性调频信号的参数估计方法的理论。分析了经过欠采样的信号进行无模糊估计的可能性;验证了非平稳的宽带LFM信号时延共轭相乘平稳正弦信号进行分析的可行性。分析了信号进行DOA估计时出现相位模糊的原因,介绍了解模糊的基本方法。二、研究了两种欠采样宽带线性调频信号参数估计方法。第一种方法利用单路采样通道和多路信号迟延,通过信号的迟延共轭相乘将宽带线性调频信号转化为正弦信号,经过快速傅里叶变换和谱峰搜索,利用余数定理的解模糊特性对信号参数进行高精度估计。第二种方法采用多路采样通道和迟延,通过信号的迟延共轭相乘将宽带线性调频信号转化为正弦信号,基于ESPRIT算法和改进的Quinn算法、Rife算法实现信号参数的无模糊估计。三、宽带线性调频信号二维DOA估计方法研究。基于宽带线性调频信号在分数阶傅里叶域的时频特征和能量聚集性,提出了基于分数阶傅里叶变换的宽带线性调频信号二维DOA估计方法。对于因天线阵列孔径大于信号半波长而造成的相位模糊问题,采用整数搜索法解决。四、宽频段窄带信号二维DOA估计方法研究。建立具有特殊结构的非均匀L型天线阵列模型,提出基于旋转不变子空间算法的无模糊二维DOA估计方法。因阵元间距大于信号半波长而造成的相位模糊问题,采用整数搜索法解决。