本发明一种基于圆形阵列和虚拟扩展的二维DOA定位方法，包括：步骤1，依据实际需要和圆形阵列系统的特点，根据相干信号入射频率、阵列半径、以及阵元个数，建立基于相干信号源的圆形阵列接收模型；步骤2，根据接收到的入射信号的数据利用模式空间算法将阵元空间中的UCA虚拟化为模式空间中的ULA，得到虚拟线性阵列的接收数据以及新的阵列流型矩阵；步骤3，得到多个子阵以及子阵的接收数据；步骤4，构建空间谱代价函数并通过谱峰搜索得到声源信号的方位角与俯仰角。因此，本发明具有如下优点：(1)实现了对多个相干声源信号的DOA估计。(2)减少了声源DOA估计时的干扰因素，使得算法的定位性能得到提升。