本发明公开了一种基于非共位非均匀极化阵的部分极化信号多参数估计方法。本发明方法实现步骤是：布置非共位非均匀极化阵列；构建部分极化信号接收模型并采样；求阵列样本协方差矩阵及其误差统计分布；构造用于重构共位均匀极化阵列理论协方差矩阵的优化问题并求解；基于重构的共位均匀极化阵列理论协方差矩阵估计信号来波方向；求解信号相干矩阵并估计信号极化参数。本发明方法阵列采用非共位的方式，每个极化单元相位中心不重叠，一方面避免了共位阵列极化单元间存在的互耦问题；另一方面每个阵元只有一个射频通道，节省了资源。然后，阵列采用非均匀的方式，解除了均匀阵列对于阵列孔径的限制，并且保证了波达方向估计没有模糊。