作为阵列信号处理的一个基本问题,波达方向(Direction of Arrival,DOA)估计在许多领域有着十分广泛的应用,如雷达探测、水下目标定位等,而随着海洋资源的不断开发,水下DOA估计发挥的作用也日益重要。水下探测一般使用声波,并且传统的水下DOA估计算法都把声速视为常量计算。然而在实际水声环境中,声速受温度、盐度等因素的影响不断变化,将声速视作常量将导致较大的估计误差,因此克服声速影响的水下DOA估计成了一个亟待解决的问题。在与克服声速影响的水下DOA研究上,现有研究通过增加阵列,并利用阵列间的几何关系得到与声速无关的DOA估计方法,但是这类方法需要复杂度极高的配对算法,当目标信号数目增加时,估计时间呈阶乘级增长。为了解决现有方法的高复杂度问题,本文分别针对一维和二维DOA估计,研究了基于任意交叉线阵的声速无关快速估计算法。本文所提算法不仅在算法估计时消除声速的影响,且比现有声速无关的算法更加快速、高效。本文的主要工作有:1.介绍了DOA估计的理论基础,包括空间谱估计、DOA估计常用阵列结构及其数学模型、矩阵代数相关理论知识等。此外还介绍了DOA估计相关的性能指标。2.对已有将声速视为常量的DOA估计算法进行仿真,分析声速误差对DOA估计精度的影响,同时对现有声速无关DOA估计算法性能进行了仿真并分析了算法的计算法复杂度。3.针对一维DOA估计的情况,提出了一种基于任意交叉线阵的声速无关快速估计算法,该算法利用两交叉线阵之间的几何关系,推导出与声速无关的且无需参数配对的一维DOA估计解析表达式。同时还分析了算法的计算复杂度并对其性能表现进行了仿真,结果显示该算法不受声速误差的影响,比传统算法估计精度更高,且估计速度远远快于现有声速无关算法。4.将用于一维DOA估计的声速无关快速算法推广到二维DOA估计的情况,在原有阵列结构的基础上再增加一条阵列,根据阵列之间的几何关系推导出与声速无关的低配对复杂度的二维DOA估计解析表达式,然后对其复杂度进行分析并通过仿真分析其性能,结果表明该算法在变声速环境中估计性能优于传统算法,同时其估计速度远高于现有声速无关算法