波达方向(DOA)估计是现如今的一个研究热点,目前大多数DOA估计算法都是基于一种阵元间距相等的均匀阵列进行,并基于均匀阵列的接收信号模型提出了许多经典的算法。然而均匀阵列结构每两个阵元之间的间隔都限制在半倍波长以内,一旦间隔超出限制那么估计出的结果就会有角度模糊。这样的间隔限制对DOA估计性能会造成两点影响,一是阵元间距受限导致阵列孔径小,影响了估计精度;二是阵元之间距离太小导致阵元间会产生互耦效应,影响估计结果。针对这些不足之处,许多研究人员考虑改变阵列结构,开始研究非均匀阵列。非均匀阵列的阵元间距不再受限制,因此扩大了阵列的孔径而且降低了阵元间的互耦效应。非均匀阵列的结构形式有很多,互质阵列就是其中一种,本文所做的工作就是针对互质阵列的DOA估计展开一系列的研究:首先针对相干信号的DOA估计提出了一种解相干算法,主要是将电磁矢量传感器作为互质阵列的阵元,基于电磁矢量传感器的多个接收分量解决相干信号的秩亏损问题;另一方面互质阵列进行虚拟域推导时得到的虚拟阵元非连续,会造成信息损失,因此该算法还结合了阵元内插思想来优化协方差矩阵,对数据进行恢复,从而使其形成一个连续的虚拟阵列,相较于原来的虚拟阵列它的孔径得到了扩展,因此算法性能得到了提升。第二部分主要基于两种阵型对空域二维入射信号进行估计,一种是改进的L型阵列,针对压缩平移互质阵列提出改进,利用改进后的阵列构造一个L型天线阵来实现二维角度估计。另一个是平行互质阵列,通过构造两个相关矩阵,对其进行处理,得到与实际阵元位置和差集相对应的一组虚拟阵元的接收数据。使用不同的虚拟域推导方式,增多了虚拟阵元的个数,扩展了虚拟阵列的孔径,提高了DOA估计的自由度和精度。第三部分主要是针对近场入射信号提出了基于互质阵列的近场源多参数估计,现如今大多数的近场源定位都只估计其俯仰角和距离,本文算法将近场入射信号的角度估计扩展到三维空间,利用互质阵列接收信号,对近场入射信号的俯仰角、方位角以及距离这三个参数进行估计。使用特殊的阵列结构将三维参数估计问题转换成三个一维参数估计问题,并使用稀疏重构算法进行估计,算法本身有较好的噪声鲁棒性,且不需要使用空间平滑造成孔径损失,可以取得较好的估计性能。