针对现有商用Wi-Fi接入点（Access Point，AP）天线的个数限制了基于多天线到达角（Angle of Arrival，AoA）高精度定位的问题，本文提出了一种基于Wi-Fi的室内实时角度定位算法.提出了基于Wi-Fi系统的角度估计算法，能够在天线数量以及快拍数少的情况下快速地估计直视（Line of Sight，LoS）路径的到达角，保证定位的实时性；利用IEEE 802.11 Saleh-Valenzuela（S-V）信道模型分析了多径信号对直达信号能量谱峰的影响；为了提高定位精度提出了基于天线选择的多AP联合定位算法；为了验证系统的有效性搭建了实时定位演示系统.本文通过实际测试验证了所提算法可以达到67% 1.2m的定位精度，定位时延在0.5s以内.

提出一种基于空间差分技术的近场源方位角和距离联合估计新算法.算法利用平稳噪声协方差矩阵关于主对角线对称的特点，构造近场源定位模型下的空间差分矩阵.推导并证明了该矩阵的谱分解特性，以此为基础确定噪声子空间，借助谱峰搜索实现定位参量估计.算法通过对消噪声分量有效降低了未知平稳噪声对定位精度的影响，同时避免了应用差分技术解决信源定位时出现的伪峰问题.均方根误差的仿真结果证明了算法的有效性.

由于室内多径信号丰富且包含了室内几何信息，可以利用室内多径信号对目标进行定位.基于此，本文提出了一种多径辅助的目标定位算法.首先，利用多径信号的差分飞行时间（Time of Flight，TOF）构建关于目标以及散射体位置的适应度函数；然后，提出了基于粒子群优化（Particle Swarm Optimization，PSO）的目标及散射体位置联合搜索算法，其中利用目标及散射体到达角（Angle of Arrival，AOA）确定搜索范围；其次，选取搜索到的散射体位置联合差分TOF求解目标位置；最后，利用仿射传播聚类（Affinity Propagation Clustering，APC）对所有散射体估计到的目标位置进行聚类，提出聚类准则消除大的定位误差点.仿真结果表明，本文所提算法利用单个基站可以达到较高定位精度.

为解决波达方向（Direction Of Arrival，DOA）估计方法在阵元失效条件下性能下降甚至失效的问题，本文提出一种基于Toeplitz协方差矩阵重构的DOA估计方法.首先，提出了一种失效阵元检测方法，并根据阵列的鲁棒性将失效阵元分为冗余阵元失效和非冗余阵元失效两种情况.然后，分别针对两种失效场景提出相应DOA估计方法：一是冗余阵元失效，利用阵列冗余度，结合差联合阵列对失效阵元进行填充；二是非冗余阵元失效，利用阵列冗余度进行填充后仍存在空洞，结合矩阵填充理论，用迹范数代替秩范数进行凸松弛以恢复协方差矩阵，进而实现对虚拟阵元空洞的填充，恢复阵列自由度.相对于稀疏类算法，有效消除了模型失配的影响.最后，基于子空间方法进行DOA估计.理论和仿真结果表明，相对于现有方法，本文方法有效避免了阵元失效的影响，提高了估计精度.

根据返回散射电离层回波特性，提出了基于Capon波束形成、对角加载以及加窗技术的返回散射回波DOA（Direction Of Arrival）估计的方法.利用"L"型短波二维天线接收阵列实现了返回散射电离层回波到达角的探测，获得频率-群路径-回波仰角电离图，收发站的直达波信号和准垂测信号的DOA估计结果验证了探测系统的准确性.

频控阵（frequency diverse array）雷达存在角度和距离定位模糊的问题，基于频控阵与早期的多频连续波（multi-frequency continuous wave）雷达相同的测距原理，提出了改进的多频连续波雷达模型，通过采用相控阵接收的方式，克服了传统频控阵角度和距离定位模糊的问题.根据收发阵元数的不同，推导了四种配置下的信号模型，分析了多频连续波雷达相比传统频控阵可解耦角度与距离定位模糊的原因.新的多频连续波雷达实现定位的本质为三维多频估计问题，为此提出了一种基于迭代插值傅里叶系数（iterative interpolation Fourier coefficients））的角度-距离联合估计方法，理论分析了算法的性能.仿真结果验证了所提方案与算法的有效性.

现有的波达方向（Direction of Arrival，DOA）估计方法大多依赖于阵列导向矩阵的精确无偏条件，而实际工程中由于时钟偏移、阵元位置偏差的存在导致该条件往往难以满足.为匹配阵列实际接收条件，本文基于部分校准嵌套阵列，提出了一种增益相位误差下的DOA估计新方法.该方法首先利用连乘子函数和简单的代数运算完成初始增益相位误差估计，然后通过协方差矩阵向量化和稀疏表示理论构建具有连续自由度的稀疏表示向量模型，最后考虑有效样本的影响，在初始增益相位误差估计的基础上应用稀疏总体最小均方（Sparse total least squares，STLS）算法完成波达方向估计.本文所提方法不仅对阵列增益相位误差不敏感，而且可依靠嵌套阵列高自由度特性和STLS算法的抗扰动特性获得改进的分辨率和估计精度，计算机仿真结果验证了所提算法的有效性.