随着空间电磁环境日趋复杂,以及快速实时目标感知的需求,极限单快拍下的瞬时信号测向场景越来越广泛。在军事通信中,具有反侦察特征的跳频信号、突发信号由于跳变方式未知或持续时间短,阵列只能截获到单个快拍的信号数据;机载、舰载等高机动平台对测向系统的实时性要求很高,无法长时间采样来积累快拍数据。传统DOA估计方法在单快拍下由于数据不足以进行子空间的准确划分,无法直接适用于瞬时信号测向,而已有的单快拍DOA估计方法大多基于一维线阵,只能求解一维角度。本文通过对秩恢复方法和二维DOA估计的研究,基于平行线阵和L阵两种阵列,研究单快拍下的二维DOA估计方法。本文研究工作如下:针对双平行线阵瞬时信号测向,将一维线阵上的前后向空间平滑（FBSS）和构造伪协方差矩阵两种秩恢复方法分别推广到双平行线阵,推导了双平行线阵单快拍数据的重构过程并分析构造的等效协方差矩阵的形式,结合二维ESPRIT方法,给出分别基于FBSS预处理和构造伪协方差矩阵的两种双平行线阵单快拍测向算法。分析了这两种双平行线阵单快拍测向算法的计算复杂度,并与其他文献中的SS-DOAM算法在目标分辨能力和统计性能上进行对比。研究了一种基于构造伪矩阵的三平行线阵单快拍测向算法以进一步改善双平行线阵单快拍测向算法的自由度损失问题。对伪协方差矩阵构造方法进行改进,基于三平行线阵构造了三个满秩伪矩阵,并基于伪矩阵间存在的旋转不变性求解二维DOA。在阵元总数目相同时,该三平行线阵算法的自由度更高,同时其统计性能均优于双平行线阵单快拍测向算法。针对L阵瞬时信号测向,在对常规L阵ESPRIT方法研究基础上,研究了一种L阵ESPRIT新方法。该方法设计了一种新的用于L阵子空间分解的大矩阵构造形式,与常规方法相比,该方法在保持较低矩阵维度的同时去除了大矩阵中存在的噪声项,在计算成本与估计性能间取得了更好的平衡。将前后向空间平滑推广到L阵并结合L阵ESPRIT新方法给出了基于FBSS预处理的L阵单快拍测向算法。研究了基于构造伪矩阵的L阵单快拍测向算法,将三平行线阵的伪矩阵构造形式推广到L阵,利用L阵单快拍数据构造了四个满秩的伪矩阵,基于伪矩阵之间的旋转不变性求解二维角度。该算法仅存在ESPRIT实现造成的1个自由度损失,在目标分辨能力和统计性能上优于基于FBSS预处理的L阵单快拍测向算法。