波达方向(DOA, Direction of Arrival)估计是阵列信号处理领域中重要的研究方向,该技术在雷达、通信、地震、声呐等领域都有着十分广泛的应用前景。常规的DOA估计方法针对的是窄带信号,无法解决宽带信号的DOA估计问题。现有的宽带DOA估计算法实现步骤复杂、计算量巨大,是宽带信号阵列高分辨DOA估计难以在实际系统中实时实现的主要难题之一。与其它宽带DOA估计算法相比,相干信号子空间(CSM, Coherent Signal-Subspace Method)类算法因其所需先验知识少、估计精度高、可以处理相干信号而倍受关注。本文针对CSM类算法运算量较大的问题,从子空间的快速求取、谱峰的优化搜索和算法的高速DSP实现三方面进行了分析研究,主要工作如下:1.研究了CSM类算法的基本原理,分析了CSM类算法中估计性能最好,且无需角度预估计的双边相关变换算法的实现流程和各部分运算量,为本文奠定了基础。2.研究了基于多级维纳滤波器(MSWF, Multi-stage Wiener Filter)的快速子空间估计方法。研究了MSWF多级分解时出现的子空间泄露问题,给出了P+2级子空间张成方案;从Krylov子空间和信号子空间的等价要求出发,给出了一种无期望信号下基于MSWF的快速子空间估计方法。在此基础上,结合双边相关变换算法给出了一种基于MSWF的宽带子空间快速DOA估计算法。3.研究了基于PCA(Principle Components Analysis)神经网络的快速子空间估计方法。分析了主成分分析和信号子空间求取的等价性;分析了不同学习效率对PCA网络收敛的影响,给出了一种自适应学习效率。在此基础上,提出了一种复SGA(Stochastic Gradient Ascent)准则下基于PCA网络的快速子空间求取方法,避免了特征值分解运算,减少了运算量;结合双边相关变换算法给出了一种基于PCA神经网络的宽带子空间快速DOA估计方法。4.研究了基于波束间小生境遗传算法的空间谱优化搜索技术。针对遗传算法求解多峰空间谱函数能力的不足,结合常规波束测向技术,提出了一种基于波束间小生境遗传算法的空间谱搜索方法。针对小生境遗传算法局部搜索能力不足,后期收敛较慢的特点,提出了一种基于波束间小生境遗传算法和爬山方法相结合的混合搜索方法。5.完成了宽带信号快速DOA估计算法在高速DSP上的实现。采用模块化设计方法,在VisualDSP开发环境下完成了论文研究算法的DSP程序的的设计、优化、调试,运行结果表明了本文研究算法的有效性。