双星无源定位系统利用两颗卫星接收并处理辐射源辐射的信号来对辐射源进行定位，其具有结构简单、作用距离远和隐蔽性强的优点。随着空间信息技术和信号测量技术的不断发展，双星无源定位系统已经吸引了广泛的关注。双星无源定位的前提是估计出双星接收信号的参数。对于窄带辐射源，需要估计的参数为双星接收信号间的时延差和多普勒频率差。对于宽带辐射源，需要估计的参数为双星接收信号间的时延差和尺度差。时/频差和时/尺度差的估计性能直接影响着辐射源定位的精度和速度。然而，现有的时/频差和时/尺度差估计算法都存在运算量较大的问题，难以满足实时处理的需求。　　本文的工作是在双星无源定位的背景下，针对窄带线性调频(Linear Frequency Modulated，LFM)信号的时/频差估计和宽带LFM信号的时/尺度差估计来开展的。在前人工作的基础上，本文通过分析传统的时/频差和时/尺度差估计算法存在的问题，从 LFM 信号的特点出发，提出了两种时/频差快速精确估计算法和一种时/尺度差快速精确估计算法，以解决传统估计算法运算量较大的问题。本文的主要研究工作和主要研究成果总结如下：　　一、研究了窄带辐射源和宽带辐射源对于运动卫星接收信号的影响，进而建立了双星接收信号的窄带模型和宽带模型；介绍了时/频差和时/尺度差估计的克拉美罗下界；引入了窄带互模糊函数、宽带互模糊函数和分数阶傅里叶变换(Fractional Fourier Transform，FrFT)的定义，并讨论了离散的窄带互模糊函数、离散的宽带互模糊函数和离散的分数阶傅里叶变换的常见计算方法。　　二、针对二维搜索模糊函数峰值方法运算量较大的问题，通过分析LFM信号的模糊函数，提出了一种沿模糊函数的脊线一维快速搜索模糊函数峰值的时/频差估计算法。主要工作如下：分析了LFM信号的模糊函数，指出了LFM信号的模糊函数存在一条过峰值点脊线的特点，确立了沿脊线搜索模糊函数峰值的思路。而后，利用抽取的模糊函数快速估计脊线的斜率和利用FrFT估计脊线与频率轴的交点，进而估计出脊线的位置方程。在沿脊线一维搜索模糊函数峰值时，通过相关一次性获得脊线上各点处的模糊函数值，由模糊函数的峰值位置估计出时差和频差。该方法可利用快速傅里叶变换(fast Fourier transform，FFT)实现，具有较高的运算效率。通过与传统时/频差估计算法运算量对比，说明了该方法在时/频差估计问题中的高效性。仿真结果表明，该方法能够精确地估计出时/频差并且随着信噪比的提高，估计的均方根误差逐渐接近克拉美罗下界。　　三、沿脊线搜索模糊函数的峰值的时/频差估计方法需要精确估计出脊线的位置方程，运算量仍然较大。通过分析解调频对LFM信号模糊函数的影响，提出了一种基于解调频的时/频差估计方法。主要工作如下：分析了解调频后LFM信号的模糊函数，指出解调频使LFM信号模糊函数的峰值位置发生规律性的变化。而后，将信号先进行解调频再将解调频后信号的模糊函数投影到频率轴，根据投影的峰值位置可以建立一个关于时差和频差的方程。该方法通过将信号进行多个角度的解调频，即可获得一个关于时差和频差的方程组，利用最小二乘法即可从该方程组中求解出时差和频差。该方法将搜索模糊函数峰值的过程转化为了最小二乘的拟合问题，并且能够利用FFT快速实现。仿真结果表明，该方法能够精确地估计出时/频差并且随着信噪比的提高，估计的均方根误差逐渐接近克拉美罗下界。　　四、针对基于解调频的时/频差估计方法在实际应用中可能存在野值的问题，提出了两种不同的解决思路。主要工作如下：分析了野值产生的原因，讨论了野值对于时/频差估计的影响，并提出了利用马氏距离来去除野值和利用对信号插值避免产生野值两种思路。针对信号插值的方法，推导了信号插值倍数与解调频角度的关系，给出了为了避免野值的产生插值倍数所需满足的条件。仿真结果验证了这两种思路的有效性。　　五、针对现有的时/尺度差估计算法运算量过大的问题，提出了一种基于尺度变换的宽带 LFM 信号时/尺度差估计的快速算法。主要工作如下：推导了伸缩尺度对LFM信号调频率的影响，提出了通过估计两路LFM信号的调频率来估计尺度差的思路。而后，介绍了离散信号快速伸缩的尺度变换方法，并分析了尺度变换方法用于估计时/尺度差存在运算量较大的问题。在上述工作的基础上，提出了基于尺度变换的宽带LFM信号时/尺度差估计的快速算法。该方法首先采用分级搜索的FrFT快速估计调频率，利用了宽带 LFM 信号调频率与伸缩尺度的关系进而获得尺度差的估计。接着，利用一次相关获得宽带模糊函数在该尺度差处的切片，该切片的峰值位置即为时差的估计。与尺度变换方法相比，该方法的优势在于只需对信号进行一次伸缩，因而运算量更低。仿真结果表明，该方法能够精确地估计出时/尺度差并且随着信噪比的提高，估计的均方根误差逐渐接近克拉美罗下界。