本文在前人对谐波参量估计研究的基础上,对噪声中的二维谐波参量估计问题进行了部分研究,并将四元数引入二维谐波参量估计的研究中。研究得到了两项国家自然科学基金(编号:60172032、60572069)和博士点专项基金(编号:2001404、20050183073)的支持,论文的主要内容如下:(1)研究分析乘性噪声之间不相关,且乘性噪声与加性噪声之间也不相关的二维谐波参量估计问题。提出用二维循环均值、二维循环相关和二维三阶循环累积量分别估计非零均值、零均值和零均值非对称非高斯乘性噪声背景下二维谐波参量的方法。(2)研究分析乘性噪声之间相干,且乘性噪声与加性噪声之间不相关的一维和二维谐波参量估计问题。进一步完善了复杂噪声背景下一维、二维谐波参量估计的理论与方法。(3)研究拓展二维谐波参量估计的高分辨率快速算法—增广矩阵矩阵束法在色噪声和乘性白噪声背景下的应用。(4)研究分析四元数在二维谐波参量估计中的应用。提出将四元数应用于二维谐波参量估计的基本理论与方法,并将其拓展到阵列信号处理的研究中。为二维谐波参量估计及相关的研究提出一种新的思路。