波达方向估计是信号处理领域中的一个重要的共性科学问题,它在移动通信、雷达目标定位与跟踪等工程技术领域有着广泛应用。在本文中,我们针对波达方向估计的相关技术展开了研究,从信号特征的角度对嵌套阵列、互质阵列的波达方向估计算法进行改进,提供了新的波达方向估计方案,同时进行了分析归纳和计算机仿真实验。本文的主要工作与贡献如下:（1）介绍了几种传统MUSIC（Multiple Signal Classification）算法的基本思想及主要过程,同时通过理论分析总结归纳出各算法的优劣所在。（2）介绍了几种具有特殊阵元布放规律的稀疏阵列结构,包括嵌套阵列和互质阵列,并分析了相应的信号模型。介绍了由差分阵列引入的虚拟域信号处理技术,并将空间平滑技术应用到虚拟域信号处理中。（3）提出了基于嵌套阵列、互质阵列的非圆入射信号的波达方向估计改进算法。在非圆信号应用场景中,改进算法利用阵列接收信号的共轭信息,对信号模型扩维,增大协方差矩阵的维度,从而获得更多相位和差,映射出更多的虚拟阵元。经过归纳得到基于嵌套阵列、互质阵列的非圆信号Do A（Direction of Arrival）估计改进算法可分辨的最大信源数目。同时,通过对互质阵列中原始定理的进一步推导,进而为归纳总结提供支撑。（4）提出了圆信号与非圆信号混合环境下基于互质阵列的信号的Do A估计改进算法。该方法在本文所提出的非圆信号改进算法基础上,利用信号自身特性,实现对非圆信号与圆信号分步Do A估计。本文通过实验仿真,综合比较了经典算法和所提出算法的性能差异,计算机仿真结果证实了新提出算法相对于目前已有算法的优势。在同等条件下,本文提出的改进算法大大提高了可辨识的最大信号数。