基于电磁矢量传感器的参数估计方法不仅能够获取辐射源信号的空域和极化域信息,而且具有较强的抗干扰潜力,在近几年受到广大学者的关注。然而,现有的电磁矢量传感器阵列大多呈线性结构,无法获取入射信号的全部信息;与此同时,以标量阵列为基础的参数估计算法在矢量阵列的拓展应用中,其算法复杂度较高,且在低信噪比情形下的参数估计性能较差。因此,论文对电磁矢量传感器阵列的空间结构以及参数估计算法进行研究,提出了针对不同阵列结构的多维参数估计方法,具体研究内容如下:（1）针对线性结构阵列获取空间信息能力较差的问题,提出了一种基于均匀平面阵列的参数估计方法。首先,建立适用于均匀平面阵列结构的长矢量数学模型;其次,利用克罗内克积的数学性质将模型中的极化域矢量与空域矢量分离,将四维联合谱估计问题转化为对二元函数极值的求解,进而得到目标信号的参数估计值。与基于线性阵列的参数估计方法相比,本方法能够估计出入射信号的全部空域和极化域信息,且在低信噪比情形下的参数估计效果更好。（2）针对因平面阵列的高矩阵维数导致计算复杂度较高的问题,提出了一种基于双平行阵列的参数估计方法。首先,将双平行阵列划分出两个子阵域,各自建立四元数接收数据模型;其次,对两组模型矩阵做互相关运算;最后,利用两个子阵间的旋转不变性质分解互相关矩阵,进而得到目标信号的参数估计值。与基于均匀平面阵列的参数估计方法相比,本方法在保证参数估计性能的前提下,其建模更为简洁,计算复杂度更低。（3）针对实际应用中的接收阵列难以维持规则均匀分布的问题,对上述平面阵列结构进一步改进,提出了一种基于非规则阵列的参数估计方法。首先,构建以每个阵元的三维坐标为基础的四元数接收信号模型;其次,对模型矩阵依次进行压缩、平滑处理;最后,利用平滑矩阵行向量间的旋转不变关系求出对应的参数估计值。本方法使得传感器阵元的布置更加灵活,且在低信噪比的情况下仍具有较为理想的估计性能。