本文深入地研究了多径环境中估计入射到天线阵上多个源信号的参数的问题，并且将用于均匀线阵的前向/后向空间平滑技术推广到二维情形中。本文同时论述了未知时间和空间相关噪声场中的信号参数估计问题。前向/后向平滑技术推广到多径环境中联合角度-频率估计的时-空数据矩阵，提出一种新的预处理方法，该方法称之为前向-后向时-空平滑(FBSTS)方法。现有的时-空平滑(STS)方法在构造时-空平滑数据矩阵时，仅利用了前向空间平滑技术，而所提出的前向-后向时-空平滑方法在构造时-空平滑数据矩阵时，同时利用了前向空间平滑技术和后向空间平滑技术。分析表明，同现有的时-空平滑方法相比，所提出的方法能获得更大的有效阵列口径。 将前向/后向空间平滑推广到均匀矩形阵列，提出一种称为二维前向/后向空间平滑方法的新型预处理方案，用于估计入射到均匀矩形阵列上多个相干信号的二维波达角(方位角，仰角)，并详细地推导了关于相干信号源可分辨应满足的条件。分析表明，为保证所有可能情形下K个相干信号的可分辨性，该方法所需矩形阵列的最小阵元数为3K/2×3K/2，而传统仅采用前向平滑技术的2-D空间平滑方法所需矩形阵列的最小阵元数为2K×2K。因此，同传统2-D空间平滑方法相比，所提出的方法能获得更大的有效阵列口径。 本论文提出一种基于累积量的联合角度-频率估计算法，用于同时估计未知相关噪声环境中入射到阵列上多个不相关非高斯源信号的波达角和频率。所提出的方法利用了时-空数据的四阶累积量，因而能有效抑制具有未知相关结构的时间和空间上相关的高斯噪声，而传统的联合角度-频率估计算法利用时-空阵列数据的奇异值分解，在此情形下其性能将急剧降低。 最后，大量的仿真结果说明了本文所提出思路和方法的正确性和有效性。