信号的参数估计问题在雷达信号处理、生物医学、测控技术、振动信号分析处理和声纳探测等众多领域中有着极其重要的理论和应用价值。通常情况下,在物理量的计量和测试过程中,物理系统会受到环境和人为因素的干扰,信号均会不同程度被噪声所污染。实际研究中常常要面对低信噪比下对信号的检测和参数估计,故发现一种高效的信号参数估计方法,在低信噪比等环境下对信号的频率、相位和幅值等参数进行估计后对信号恢复是非常有意义而且必要的。在深空测控通信中,通信距离遥远,电磁环境复杂,信号的损耗严重,使得接收信号的信噪比极低,且飞行器与接收机间高速相对移动使得载波产生高达(-300KHz,300KHz)多普勒频偏以及高达(-3KHz/s,3KHz/s)的一次频率变化率,有时甚至会产生很大的二次频率变化率,这对接收机进行有效的信号参数估计提出了很大的挑战。在工程实践中,如通信、仪表、电力、光学应用、故障诊断等领域,存在大量对信号的相位进行高效并且快速估计的需求。在通信系统中,如果采用了QAM或者QPSK等相位调制技术,只有在输出端对信号进行适当的处理,快速准确的估计出各个码元载波的初相位,才能把星座图正确的恢复出来,从而完成正常的解码过程。本文对强噪声高动态背景下信号的瞬时相位估计方法进行了研究,主要工作如下:1.分析了信号瞬时相位估计的一般思路,即将瞬时相位分为相位偏移和初始相位两部分分别进行估计的方法。2.提出了一种新的频率估计方法,即时域匹配周期图捕获算法和多次拟合相结合的频率估计方法。该方法可以在较低载噪比和中心频率高动态变化的环境下对中心频率和多普勒变化率进行较高精度的估计。此外,还提出了基于三次样条插值与数值积分相结合的离散数据积分方法,使得估计出来的频率值可以转化为相位偏移值。3.对传统的相位估计方法进行了仿真,比较了其在高动态和低载噪比环境下的表现,发现在高动态环境下大部分传统的信号相位估计方法都会失效。所以针对这种情况提出了利用频率和多普勒变化率的估计值产生参考信号对信号中心频率的变化率进行削弱的方法。此外还提出了正弦信号放大算法。该算法可以对强噪声环境下正弦信号的相关性进行增强,降低噪声对信号的影响,提高信噪比。最后将这两种方法与互相关法结合,提出了完整的算法。该方法在低载噪比和高动态环境下表现出了对传统方法优越的性能。