En el procesamiento de señales de radar de matriz, la estimación de la dirección de llegada (DOA) de señales de polarización no estacionarias débiles es un desafío significativo cuando coexisten señales no estacionarias fuertes y débiles. El análisis tiempo-frecuencia (T-F) es un método efectivo para tratar señales no estacionarias. En la última década, se han propuesto distribuciones espacio-temporales de frecuencia (STFDs) para matrices de antenas de doble polarización múltiple y se han utilizado eficazmente para la estimación de DOA de señales no estacionarias. En este artículo, presentamos un medio novedoso para estimar la DOA de señales de polarización no estacionarias débiles utilizando distribuciones espacio-temporales polarimétricas (SPTFDs) de términos cruzados cuando hay señales de interferencia de polarización no estacionarias fuertes y ruido blanco gaussiano aditivo. Los SPTFDs de términos cruzados se consideran a través de una matriz de reemplazo para la covarianza de datos en clasificación de múltiples señales (MUSIC) y la estimación de parámetros de señal utilizando la técnica de invarianza rotacional (ESPRIT). Combinar los STFDs de términos cruzados con información de polarización sobre señales no estacionarias débiles mejora la precisión de la estimación de DOA de señales. El MUSIC y ESPRIT combinados se utilizan en el algoritmo para garantizar aún más la probabilidad de éxito y la precisión de la estimación de DOA. A través de análisis de simulación, se demuestra que el algoritmo propuesto es más adecuado para los escenarios de aplicación requeridos que otros algoritmos y es superior a otros algoritmos.