本发明公开了一种基于混合天线子阵列的到达角估计方法。该方法具体为：对各个子阵列的天线个数进行优化；在优化后的混合天线子阵列结构下，构建子阵列的输出信号模型；计算各个子阵列输出信号之间的互相关；提取互相关的相位并作取模操作；构建用于到达角估计的优化问题并求得最优解；根据优化问题的最优解转换得到来波的天顶角和方位角。本发明通过优化子阵列的天线个数避免了到达角估计的角度模糊效应，计算过程中无需矩阵分解和求逆等复杂运算。本发明适用于采用混合天线子阵列的实际通信系统，利用低功耗、低成本、低时延的数字信号处理，能够有效地实现高精度的到达角估计，为后续波束赋形、空分复用、波分多址等信号处理技术提供了前提保障。