频率估计是数字信号处理的重要内容，对淹没在噪声中的正弦波信号进行频率估计是信号处理的一个经典课题。目前，高精度频率估计已经成功应用于雷达探测、声纳地震监测、桥梁振动检测以及电子通信技术中，因此，研究高精度频率估计算法，具有重要的理论意义和应用价值。论文对几类高精度频率估计算法进行研究，包括幅度比值法、相位差法、频谱细化法和自相关辅助法，在分析算法原理及特点的基础上比较算法的性能，通过蒙特卡罗仿真模拟，得出频率估计均方根误差与相对频率偏差以及信噪比之间的关系，并与频率估计均方根误差克拉美—罗下限比较。同时，在分析归纳各种算法的基础上，提出几种改进的高精度频率估计算法：改进的抛物线插值方法能在估计频率与频率间隔中心距离较小时对Rife算法起补充作用；结合自相关预处理思想的插值方法可有效抑制噪声，提高低信噪比下的估计性能；此外，对基于频偏校正的频率估计算法进行改进，降低了计算量。论文分析了一种简单有效、运算量少的Pulse-Pair算法，Pulse-Pair算法的思想对诸多研究频谱分析的学者具有一定的借鉴作用。