随着航班量的不断增长,鸟击防范的压力越来越大,鸟击已成为威胁航班安全及人民生命安全的主要隐患。雷达不受天气因素影响,是目前鸟类目标探测的主要手段。鸟类目标主体及振翅与雷达之间相对运动产生的微多普勒,能够为鸟类目标识别提供有效特征。由于噪声等环境因素的干扰以及非合作鸟类目标的机动特性,全方位观测鸟类目标的回波特性较为困难。研究鸟类目标雷达回波信号的精细建模与参数估计,能够为鸟类目标的探测、识别提供数据来源及理论基础,具有一定研究价值。首先,将鸟类扑翼运动模型与阵列天线雷达回波模型相结合,建立了阵列天线雷达各通道鸟类回波信号的数学模型,并从时频谱角度对其微动特征进行了分析,验证模型的有效性。其次,为提升建模精度,提出了一种考虑鸟类实际电磁散射特性的回波信号精细建模方法。利用多层快速多极子算法计算三种典型扑翼姿态下的鸟类雷达散射截面积,根据鸟类目标运动特性设置扑翼姿态变化,将电磁散射特性与回波信号数学模型相结合,实现任意观测点鸟类回波信号的精细建模。最后,针对鸟类目标参数估计问题,首先利用自相关函数法对振翅频率进行估计,再基于匹配追踪算法实现鸟类目标前臂及上臂的估计。考虑到匹配追踪算法需要构建字典,进而导致运算效率较低的问题,将时频集中度指标应用到鸟类臂长的估计中,实现了基于时频集中指标的鸟类目标臂长估计,在参数估计精度不受损失的前提下,能够提升运算效率。