近年来,随着空间中存在的电磁信号越来越多,对空间中信号的处理越来越复杂,极化敏感阵列信号处理逐渐成为阵列信号处理领域的研究热点。其原因主要是,极化敏感阵列是一种新型的阵列,该阵列可以额外获取电磁信号的极化信息,这一特性为在极化域分辨电磁信号提供了物理基础。而且极化敏感阵列在信号处理领域具有很大的优势如较强的抗干扰能力、稳健的系统检测能力、较高的分辨率以及极化多址的能力,因此这些优点导致极化敏感阵列无论在军事上还是民事上都有很高的应用价值。本文主要研究极化敏感阵列的多参数估计问题。本文简要介绍了极化敏感阵列的性能优势和应用前景以及目前国内外对极化敏感阵列多参数估计的研究现状,然后介绍了极化敏感阵列的几种几何结构以及信号的接收模型,在此基础上研究了阵列参数估计的两种基本方法并将其拓展到极化敏感阵列参数估计中,然后又介绍了高阶累积量的基本理论,并将其与ESPRIT结合应用到极化敏感阵列的参数估计中。本文提出了一种基于虚拟时间延迟单元的极化敏感阵列模型,根据该阵列的接收数据构造高阶累积量矩阵,利用高阶累积量的阵列扩展特性构造双平行线阵,最后采用DOA矩阵法实现信号的频率、方向角和极化参数的联合估计,并通过MATLAB进行了仿真验证。该方法不需要参数配对且可应用于任意高斯噪声的环境中。在前面研究的基础上,本论文在最后部分对课题本阶段的内容进行总结并提出了后续研究工作的方向。