本文主要研究了无线电信号无源定位技术中的时延估计(Time Delay Estimation,TDE)问题。研究目标为寻找针对射频窄带信号的高精度时延估计算法。随着无线技术的迅猛发展,无线定位服务已逐渐与人们的生活息息相关,如移动定位业务(LBS)经由移动网络,利用无线定位,并结合GIS地理信息系统,为用户提供各种位置信息。时间延迟估计在无线电信号无源定位中扮演着重要的角色,其精度和效率直接影响着整个定位系统的性能,因此研究时延估计算法具有重要的理论意义和应用价值。本文深入分析了影响射频窄带信号时延估计精度的三个主要因素,中频偏差、信号带宽及信噪比。针对这三个主要影响因素进行一一研究,提出了一种中频偏差的解决方案及三种时延估计方法。具体内容介绍如下:第一,理论推导了中频偏差存在下的时延估计模型,并与不考虑中频偏差情况下的经典时延估计模型进行比较,理论上得出中频偏差对时延估计精度的重要影响,提出了基于频差补偿的中频偏差解决方案及改进的频域相关频差估计法,理论分析和计算机仿真均验证了该方法可以在较低的信噪比下对窄带信号进行较高精度的频差估计。第二,针对射频窄带信号的带宽及信噪比问题,提出了一种基于连续小波变换的波形比较时延估计法。首先从连续小波变换移不变性的角度推导出连续小波变换与其他时延估计方法联合使用的合理性,扩展了连续小波变换在时延估计算法中的应用范围;同时考虑到波形比较法对信号带宽不敏感的特点,将其与连续小波变换结合形成一种联合时延估计算法,计算机仿真验证了该算法的时延估计精度较高。第三,对相位谱时延估计法进行了深入研究,推导出中频偏差存在下的相位谱时延估计模型,同时针对射频窄带信号的带宽及信噪比问题,提出了一种基于频差补偿的相位谱时延估计法。该方法采用CZT变换来增加相位法在有限带宽内用于时延估计的有效点数,同时利用Kalman滤波器对相位谱进行线性拟合,提高信号的信噪比。第四,对DOA估计模型、谐波频率估计模型及时延估计模型三者之间的关系进行了研究,从理论上推导出经典的MUSIC方法可应用于时延估计问题中,并给出频差存在下的MUSIC频率检测时延估计模型,从而提出了基于频差补偿的MUSIC频率检测时延估计法,计算机仿真及实际数据测试均验证了该算法的有效性。第五,改进了在Matlab环境下运行的窄带无线电信号时差测量系统软件,并通过实际采集的数据测试了各种时延估计方法的性能。