波达方向(Direction-of-Arrival,DOA)估计作为阵列信号处理中的重要组成部分,在雷达、无线通信、生物探测等领域得到了广泛应用。在DOA估计所采用的阵列结构中,互质阵列由于能够解决均匀线性阵列中自由度受限的问题,近些年受到了学者们的广泛关注。本文基于互质阵列,围绕无网格化方法提出相应的DOA估计算法,主要内容有:1.首先对均匀线性阵列和互质阵列的信号模型进行了重点研究,并将它们进行了性能上的比较,同时介绍了两种传统的超分辨DOA估计算法。2.其次利用互质阵列所得到的等价虚拟信号,仅通过M+N-1个天线阵元将自由度提升至O(MN)。在此基础上,提出两种分别基于范德蒙分解和ESPRIT算法新型无网格化的DOA估计算法。算法在进行DOA估计的同时实现了相对应的功率估计。计算机仿真结果表明,两种算法在估计精度及计算复杂度等方面体现出了优势。3.最后针对基于互质阵列的传统算法无法利用接收信号提供的所有信息这一缺点,提出了一种基于内插虚拟阵列Toeplitz化重建的DOA估计算法。该算法根据非均匀虚拟阵列的接收信号进行Toeplitz结构约束形成凸优化问题来重建内插虚拟阵列协方差矩阵,能够完全利用互质阵列所提供的自由度,并在此基础上通过范德蒙分解算法实现了无网格化DOA估计。