基于阵列的波达方向估计(Direction of Arrival,DOA)是阵列信号处理的一个非常热门领域。传统的基于波束形成的空间谱估计方法和基于子空间的波达方向估计方法,在进行谱搜索的时候需要对空域搜索角度栅格化。后面又出现稀疏恢复类方法,与基于子空间的方法相比,稀疏方法适用于广泛的应用场景,但其主要缺点不容忽视。为了实现稀疏性,连续角度空间必须进行栅格划分,栅格划分太密集会导致计算复杂度太高,甚至不满足有限等距性质;栅格划分太稀疏,算法的精度会降低严重。然而信号源的DOA估计属于连续角度空间而不是离散角度空间。基于栅格划分的所有方法都不可避免的带来偏差并在很大程度上影响估计性能。针对上述问题本文开展无栅格DOA的方法研究。具体工作如下:(1)本文分析了阵列信号模型和传统的子空间类算法MUSIC方法和无栅格的ESPRIT方法。本文阐述了一种改进的栅格类DOA算法,叫做基于稀疏迭代协方差的估计方法。该方法原理是无栅格的,使用了栅格化的迭代方式实现。最后介绍了一种名为无栅格稀疏和参数化线阵信号处理方法(Discretization-Free Sparse and Parametric Approach for Linear Array Signal Processing,SPA)的无栅格DOA估计方法。(2)本文提出了一种适用于均匀线阵和基于均匀线阵抽取的稀疏线阵的T矩阵重构无栅格DOA估计方法。该方法分为两个大的处理流程,首先利用阵列接收数据协方差矩阵,提出一种托普利兹化协方差矩阵快速重构方法,然后利用协方差矩阵的厄尔米特_托普利兹结构,具体重构过程被转换为半正定规划问题并且求解;然后利用范德蒙矩阵分解的唯一性原则,从重构的协方差矩阵中连续的估计感兴趣的参数,包括源位置、源功率等。通过数值仿真表明,所提方法在和SPA方法有相同性能的同时计算的时间耗时要低于后者,提升幅度在20%。本文所提方法基于凸优化,不需要信源数估计,同时还适用于任意数量的快拍,对相关源具有鲁棒性。(3)本文考虑幅相误差的问题,对所提方法进行了校正处理。最后自主设计了基于FPGA和DSP协同工作的硬件处理架构和硬件阵列信号处理板卡。通过实际的雷达信号测试证明本文设计的硬件架构信号捕获性能十分良好,完全达到设计指标。