本发明公开了一种基于最优加权最小二乘的多阵列非圆信号定位方法,首先,利用目标信号的椭圆协方差信息扩展空间信息,获得增大的虚拟阵列孔径;其次,通过求根多重信号分类(Multiple Signal Classification,MUSIC)技术获取各观测站的方位信息并估计非圆相位;最后,利用非圆相位将各观测站的方位信息与信源关联起来,并联合所有观测站的信息根据最优加权最小二乘思想直接求解目标位置。本发明设计的一种基于最优加权最小二乘的多阵列非圆信号定位方法能够有效增大阵列孔径,比传统的两步定位算法和子空间数据融合(Subspace Data Fusion,SDF)直接定位方法具有更高的空间自由度和定位精度,能估计更多目标。此外,该方法在保证估计性能的同时显著降低了计算复杂度。