子空间类波达方向估计算法是阵列测向中十分重要的一种方法,因为它具有高分辨力和高精度的优势,所以越来越受到广大学者的关注和研究。在实际工程中,以MUSIC算法为代表的噪声子空间类算法已经有较多学者进行了研究与实现,而以ESPRIT算法为代表的信号子空间类算法却很少被用于工程中。原因是传统的基于最大似然估计的MUSIC类算法实现的复杂度比ESPRIT算法低,ESPRIT类算法效率高但仅适用于移不变阵列;均匀圆阵由于阵元损坏、信道损坏和阵元位置偏移等原因,导致阵列不均匀而不能进行测向。所以,本文针对于上述几点难题展开研究,主要工作如下:首先,介绍了空间谱估计必要的基本理论体系与算法,包括阵列信号处理原理、信号模型、阵列模型、幂迭代算法和经典的DOA估计算法。然后,对非均匀线阵和非均匀圆阵的性能进行仿真分析,非均匀线阵阵元间距不受半波长限制,可以很大程度上扩展阵列的孔径。非均匀线阵不但在阵列方向图、角度分辨力和测向精度方面比均匀线阵好,而且还具有抗模糊性。均匀圆阵即使在阵元缺失或者阵元位置偏移时,无需对阵列进行维修和校正,只需要通过对导向矢量进行适当的调整,测向性能与同阵元数的均匀圆阵相差不大。其次,针对低复杂度运算和非均匀线阵的ESPRIT算法重点进行研究,提出了一种基于非均匀线阵的迭代ESPRIT测向方案。该方案采用幂迭代算法估计信号子空间,对非均匀线阵下的信号子空间进行相位补偿,迭代求解波达方向。然后对该算法进行MATLAB仿真和分析。迭代ESPRIT算法不但在测向精度上能与MUSIC算法相媲美,而且算法实现比MUSIC算法简单得多。最后,对本文提出的迭代ESPRIT测向方案进行FPGA实现,整个过程中权衡精度、速度和资源之间的关系。实现主要分协方差矩阵模块、幂迭代算法模块和迭代求解模块三部分。并对提出整体的连接方案,分析了整个设计的性能,包括测向精度、资源消耗、算法执行速度和误差分析。