本发明提供一种平面阵列下双基地MIMO雷达的高效无网格角度估计方法，通过建立双基地MIMO雷达平面阵列结构；利用步骤S1所建立的双基地MIMO雷达平面阵列结构接收信号，并对接收机采集到的接收信号x(t)建模；构造匹配滤波器，并将其作用于一个脉冲重复间隔内接收信号X，进而建立滤波后的阵列输出数据Y；构造原子集建立原子范数最小化优化问题并求解，重构二级Toeplitz矩阵；根据重构的二级Toeplitz矩阵进行无网格波达方向估计，获得接收角DOA和发射角DOD；该方法不需要角度的预估计，有效避免阵列受到影响，能够突破网格划分的局限性，获得较高的精度，同时具有较低的计算复杂度，实时定位的计算效率高，可用于目标定位和目标探测。