随着阵列信号处理技术的日渐成熟,基于麦克风阵列的声源定位与跟踪现已逐渐得到比较广泛的应用。由于室内声源为宽带非平稳信号,传统的窄带信号DOA估计和跟踪算法无法直接应用于此,且现有算法通常具有较高的算法复杂度,所以基于麦克风阵列的声源定位和跟踪仍然具有较大的改进空间。本文对基于麦克风阵列的近场声源DOA估计和跟踪相关算法进行了研究和改进,主要研究内容包括：第一、综合分析了语音信号的时频特性,结合阵列信号处理中远场均匀线阵平面波信号接收模型研究了均匀线阵、均匀圆阵和任意拓扑结构的近场球面波信号接收模型。第二、对麦克风阵列接收到的数据进行包括预滤波、预加重、归一化、加窗分帧和语音降噪等在内的各种预处理和语音端点检测。本文对语音降噪进行了重点研究,文中采用了自适应小波分解层数选取和改进型阈值函数相结合的方法来提高小波语音去噪的性能。第三、采用麦克风均匀圆阵近场模型,对近场3D-MUSIC算法和宽带聚焦3D-MUSIC算法进行了对比研究。针对均匀圆阵等传统麦克风阵列近场信号模型对声源俯仰角估计产在角度模糊的缺陷,建立了新的麦克风阵列模型；并在此基础上针对宽带聚焦3D-MUSIC算法中三维平均空间谱矩阵求解及谱峰搜索计算量大的问题,提出了分步降维估计法来减小算法计算量。最后,通过实验仿真验证了该方法在降低算法计算量的基础上,依然保持了良好的DOA估计性能。第四、将基于压缩投影逼近子空间(PASTd)算法的信号DOA跟踪,应用到三维近场声源跟踪,并利用第三点所述的分步降维估计法来减小每帧数据DOA估计时的计算量。针对该算法跟踪误差较大或收敛速度较慢的缺点,提出了可变遗忘因子PASTd算法,最后通过实验仿真验证了改进算法良好的DOA跟踪性能。