本发明公开了一种改进的基于子阵转移不变性的相干信号DOA估计方法，包括：建立具有互耦效应的接收信号模型；根据所述接收信号模型计算每个子阵的协方差矩阵；计算每个子阵的噪声协方差矩阵；根据每个子阵的协方差矩阵和噪声协方差矩阵得到该子阵的无噪声协方差矩阵；根据所有子阵的无噪声协方差矩阵计算平滑的信号协方差矩阵；对所述平滑的信号协方差矩阵进行特征值分解，以对DOA进行估计。该方法可以消除非均匀噪声，从而减轻传感器噪声的非均匀性；且可以直接确定相干信号的DOA，而无需考虑阵列传感器之间的互耦和频谱搜索，不仅提高了DOA估计精度，还减少了计算成本，同时可适用于纯相干信号源场景。