阵列信号处理技术成为信号处理领域的一个重要的学科，它在通信、雷达、声纳、电子对抗等对多领域有着极为广阔的应用前景。基于阵列信号处理的波达方向（DOA）估计方法，可以同时对空间不同方向上的多个信号源实现高分辨率的方向估计。经过40过年的研究，各国学者分析了各种类型的算法，信号波达方向的研究已经越来越完善。本文采用了理论和计算仿真实验相结合的的方法对算法和阵列结构的有关问题进行了研究。主要工作内容如下：本文从经典的MUSIC算法入手，在理想高斯白噪声条件下，分析了影响MUSIC算法性能的客观因素并用MATLAB进行仿真。由于MUSIC算法在相干信源进行估计时性能严重下降甚至是失效，因此，本文基于对MUSIC算法原理的改进，详细地介绍了空间平滑法、修正MUSIC算法和基于Toeplitz矩阵重构的去相干算法。空间平滑法，虽然解决了相干信号源的问题，但是对阵列孔径有一定的损失。修正的MUSIC算法，计算量小而且对阵列孔径没有损失，而基于Toeplitz矩阵重构的去相干算法，不仅有修正MUSIC算法的优点，还实现了少阵元多信源的DOA估计，并且在低信噪比时性能表现较好。在传统DOA估计算法的基础上，对近几年DOA估计中出现的高阶累积量信号分析与处理技术进行了研究。基于高斯色噪声条件下的DOA估计做了详细的介绍，本文应用了基于四阶累积量的MUSIC算法，为了去除算法中的大量数据冗余，提出了改进的四阶MUSIC算法。仿真结果表明，该在未知高斯噪声下，可以准确的估计出信号的入射角度，且阶数越高，估计性能越好。