本发明公开了一种基于互质阵列的虚拟波束形成方法，先布设多个阵元形成互质阵列，对不同空间方向上多个非相关信号源的入射信号进行多快拍采样；再对不同相关间隔的相关函数值进行时间平均估计；再基于相关间隔与互质阵列差协同阵虚拟阵元位置的对应关系，提取具有连续相关间隔的相关函数值，构造差协同阵中均匀密布虚拟阵元的等效单快拍信号；最后根据均匀密布虚拟阵元位置分布设计权向量，对等效的单快拍信号进行加权叠加得到输出波束。本发明利用了互质阵列的差协同阵中大部分虚拟阵元均匀密布的特点，解决了现有稀疏子阵列波束联乘方法存在的旁瓣干扰、不适用于多信号源的问题，并且有效地提高了波束信噪比，增强了抗噪声能力。