对于雷达侦察系统而言,雷达的方向具有不随时间剧烈变化、空间分布稳定的优点,可以为雷达侦察系统内的信号分选和雷达型号识别模块提供重要依据,因而先进的无源测向技术对雷达侦察具有重要意义。随着越来越多的电子装备在现代战场中使用,电磁频谱环境变得越来越复杂多变。对于无源测向子系统而言,同时到达多个同频段范围内的电磁信号是一个不容回避的问题。传统的单脉冲测向、干涉仪测向、时差测向等方法虽然可以利用一些特殊处理方法在一定程度上解决同时多信号问题,但是对同频同时多信号却难以实现有效测向。因此,为了提高测向系统的截获概率和测向能力,研究可以在同时乃至同频同时多信号电磁环境下的无源测向技术具有重要的意义。本文结合最近几十年发展起来的可解决同时乃至同频同时多信号测向问题的波达方向(Direction of Arrival,DOA)估计技术,从高精度和高分辨的无源测向子系统实际需求出发,研究了以L阵为测向阵列的二维DOA估计方法,主要工作可以概括成如下几个部分:第一部分,以保证测向性能为前提,从待估计信源空间分布的复杂性逐步递进地提出了三种可降低运算量的L阵二维测向算法。第一种算法首先利用L阵阵列流形矩阵的共轭对称性质扩展阵列孔径,然后运用Nystr?m方法降低信号子空间估计运算量,最后结合旋转不变子空间(Estimation of Signal Parameters via Rotational Invariance Techniques,ESPRIT)算法原理得到二维角度估计,避免了谱峰搜索,大大降低了大型阵列下的计算量,特别适合于大型以及特大型陆基和岸基侦察系统。第二种算法针对第一种算法中可能会出现的配对盲角问题,在继承第一种算法孔径扩展能力的基础上,利用扩展传播算子方法估计信号子空间且利用ESPRIT算法原理和特征值分解关联技术移除角度配对和角度搜索,有效地提升了计算效率,特别适合机载和星载侦察系统,且对信源空间方向分布的适用范围比第一种算法更广。第三种算法针对前述两种以及现有L阵低计算复杂度算法均无法解决的信源数多于子阵阵元数的问题,充分利用L阵阵列流形矩阵的共轭对称性质构造了阵列孔径和阵列虚拟快拍数同时增加的增广数据模型,然后利用增广数据模型阵列流形矩阵的特点将2D-MUSIC算法转化为瑞利商问题,降低了搜索维数,最后根据瑞利商问题特征向量和阵列导向矢量关系实现二维角度估计且避免了配对,该算法最突出的优点是可以有效地提升传统低计算复杂度算法最大可估计信源数,降低系统成本,特别适合于小型弹载侦察系统。第二部分,为了解决信源数目多于测向系统阵元数目的欠定角度估计问题,针对由均匀子阵构成的均匀L阵和由嵌套子阵构成的非均匀L阵分别提出了相应的欠定二维测向算法。对于均匀L阵,首先利用其接收数据空时二维特性和共轭增广空时(Conjugate Augmented Spatial Temporal,CAST)技术扩展阵列孔径和自由度,然后基于扩展数据信号子空间的特点构造联合对角结构,最后利用基于平面旋转的类雅克比方法求解联合对角化问题,从而解决欠定二维角度估计问题。但是在孔径有限的情况下,均匀L阵所需阵元数太多,成本过高,因此,在测向性能损失较低的前提下,第二种方法选择具有嵌套子阵的非均匀L阵,并对该阵列沿用前述均匀L阵的求解思路估计二维角度。这两种方法的优点是都可以工作于欠定条件下且具有处理角度兼并的能力。二者的区别在于后者在CAST处理过程中不仅利用了子阵间互相关同时还利用了子阵自相关,最大程度地扩展了阵列孔径,且可以有效地降低阵列测向系统实现成本。第三部分,针对空间受限载体上的无源测向系统阵元紧密布置产生的强互耦效应问题,提出了低计算复杂度的L阵互耦自校正二维测向算法。该算法首先通过牺牲一些阵元数据将互耦数据模型转化为互耦盲补偿数据,消除了阵列互耦的影响,然后利用传播算子方法降低信源信号间相关效应,最后借助复特征值技术实现了未知互耦条件下二维角度的同时估计。与现有方法相比,该方法的优点是能够以很低的运算量实现未知互耦条件下的二维测向且可以有效地处理强相关信号,对L阵测向系统由理论研究转向工程应用具有重大意义。