本发明公开了一种基于正交均匀线阵的水下波达方向估计方法及系统，所述估计系统包括数据采集处理与控制模块、发射模块、接收模块、输出模块和电源模块，其中，所述接收模块中超声波接收探头阵列为正交的均匀直线阵列，其中每个阵列包括多个超声接收探头，并且数量相同。本发明实现声波在水中传播速度不确定的情况下对目标进行精确定位，对ＥＳＰＲＩＴ算法进行了改进，在算法中消去了声速，使得最后的估计结果和声速无关，从而排除了声速的不确定对波达方向估计的影响，使得其实用性更高，并且可在不同水声环境下进行测量，水下目标定位的精确性也更高。