基于压缩感知理论的波达方向(Direction of Arrival,DoA)估计方法可以在低于奈奎斯特采样率的情况下估计信号参数,是阵列信号处理领域的热点.提出了一种新的基于协方差矩阵稀疏表示的相干源DoA估计算法.该算法首先根据非圆类信源的实值特性,利用改进的虚拟阵列算法进行去相干处理,避免了孔径损失,且减少了运算量.然后利用入射信号在空域的稀疏性,将DoA估计问题转化为空间协方差矩阵的稀疏表示模型,并对其稀疏表示模型进行稀疏重构获得角度估计.通过仿真对不同算法的成功概率进行了研究,结果表明,该算法在处理相干信源时性能优于其它算法,在低信噪比、小角度间隔、小快拍数条件下具有更高的成功概率.