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基于均匀圆形阵列，提出了一种同时估计空间非相干信号源方位角、仰角和多普勒频率的快速算法。该方法对均匀圆阵的输出信号进行模式空间转换，使得阵列流形具有类似于均匀线阵的形式，然后通过构造相应的数据矩阵得到传播算子的最小二乘（LS）估计，并由传播算子构造出一个特殊的低维矩阵，其特征值给出多普勒频率估计，特征向量舍有阵列流形的信息。结合模式空间阵列流形的性质，给出了一种DOA估计的总体最小二乘算法，在低信噪比条件下可提高测向精度。该方法不需要谱峰搜索和参数配对，具有运算量小的优点。计算机仿真验证了该方法的有效性。