本实用新型公开了一种基于夹角可调三维阵的非圆信号水下DOA估计装置，使用一个二维夹角可调的均匀三维线阵作为接收阵列，这种阵列能够进行灵活测量，通过实现线阵在二个维度上的夹角可调进行多次测量，可以达到提升估计性能的目的。为了克服水声环境中信号快速衰减的问题，通过将非圆信号应用到水下DOA估计中，采用基于非圆信号的NC?ESPRIT算法，以提升估计性能；为了消除声速影响造成的估计偏差，采用声速无关的二维DOA估计表达式；同时为了实现三维夹角可调均匀线阵下的三组参数的成功配对，采用了一种基于子空间投影角度配对的三参数配对方法，提升了水下DOA估计精度。综上，本实用新型估计精度高，具有较强的实用性。