空间谱估计技术中超分辨到达角估计是热门研究,在电子对抗、通信、海底声纳高精度、高分辨力来波估计应用广泛。本文首先通过仿真论证了时域非均匀采样的抗混叠性能;然后,本文对时、空域对偶关系开展研究,将时域非均匀采样方法类比到空域,对相应的基于空域非均匀阵列的信号波达方向估计方法进行了研究。通过大量仿真验证了非均匀阵列的优势和良好的空域测向性能。最后,本文分门别类地讨论了不同分布的阵列测向性能。本文重点研究了如下几个方面:本文首先研究了时域非均匀分段叠加采样算法,并通过仿真实验验证了此方法的良好抗混叠性能。然后从采样物理模型归纳出两者对偶性,并从基分解的角度论证了时域中的傅里叶变换算法和空域中基于相关矩阵特征分解算法这两种算法的对偶性。为时域非均匀算法推广到空域做理论铺垫。然后,本文重点研究了宽频带信号测向阵列设计方案,针对均匀阵列出现的高低频端信号测向性能存在差异的问题,通过非均匀阵列解决了低频信号测向分辨力弱的缺陷。并根据均匀线阵下的空间谱估计算法,重点通过实验证明了均匀阵列测向信号频率范围窄,而非均匀阵列在相同阵元数可使得测量信号频率范围更广,并且具有高频率信号测量无模糊、低频率测量分辨力更高的效果。得出非均匀线阵测向性能上的优势,证明了其研究价值。最后,针对非均匀阵列物理结构设置问题,本文以几何和阵间间距对现有的非均匀阵列进行归类。并在测向分辨力、抗模糊性和测向精度三个指标上对基于非均匀MUSIC算法等空间谱估计算法的非均匀线阵测向性能进行了研究。重点研究了不同非均匀阵分布下测向性能情况,并分析了其性能差异。本文通过不同的谱估计算法,对非均匀阵测向精度进行广泛分析。并对测向性能指标和非均匀阵列分布关系做了深入探讨。