在阵列信号处理领域中,波达方向(DOA)估计因具有广泛的适用性,一直以来备受国内外研究者关注。随着研究的持续深入和技术标准的不断提升,对DOA估计算法性能的要求也越来越高。本文在深入学习现有高分辨的DOA估计及改进算法的基础上,着重研究了在低信噪比、少快拍数下的高分辨DOA算法;同时,基于近年来的研究热点——互质阵,提出了一种新颖的阵列结构;最后,针对非均匀线阵模型,提出基于高阶统计量扩展的可行性的构想。本文主要工作如下:1.针对低信噪比环境下经典波达方向估计性能下降的问题,结合高阶统计量和期望最大化(EM)算法提出了新的DOA估计方法,仿真验证新方法通过迭代可以滤出高斯分量提高估计精度。在低信噪比时其估计性能优良,具有很好的稳定性和分辨率,有利于高分辨地估计信号的波达方向。2.基于稀疏线阵理论,提出一种由三组均匀子阵构成的三元互质阵,并且将解模糊方法和虚拟化阵元方法推广至三元互质阵中。在阵列长度相同的情况下,相比于简单互质阵和扩展互质阵,三元互质阵可以实现更高分辨率、更小计算复杂度和更大自由度的DOA估计。同时,给出多元互质阵结构通式结构,并验证其合理性。3.考虑将高阶统计量引入非均匀线阵中,推导了基于简单互质阵和扩展互质阵的高阶统计量DOA估计算法的基本步骤。对于简单互质阵,将四阶累积量扩展引入均匀子阵的MUSIC算法中。对于扩展互质阵,利用四阶累积量扩展得到虚拟化协方差矩阵,从而利用子空间类算法进行波达方向估计。