雷达成像技术是现代雷达技术的一个十分重要的发展方向,在军事和民用领域,尤其是精确制导领域有着十分重要的应用价值。雷达高分辨距离像(HRRP)与SAR二维分辨图像包含了目标的几何形状结构特征信息,在雷达目标检测、目标识别、高精度跟踪等领域都有着良好的应用前景。根据目标多散射中心理论,高分辨雷达目标回波可以用一维或二维的谐波模型来描述,因此雷达成像问题可以作为谐波谱估计问题看待。本文对谐波参数估计中的经典谱估计方法与现代谱估计方法进行了分析和仿真,指出了它们各自的优点和缺陷:经典谱估计方法频率分辨力低,但运算简单、保留幅度信息;现代超分辨谱估计算法频率分辨力高但运算复杂;“伪谱”函数不包含真实的幅度信息、对噪声比较敏感等。针对现有谱估计方法的不足,提出了两种改进的谱估计方法:基于四阶累积量最优加窗曲面积分的谱估计方法以及基于噪声功率补偿与限带最小二乘估计的谱估计方法。本文的研究工作主要是提出了两种新方法:(1)针对常规的四阶累积量对角切片在小样本集情况下存在信号模型失真、从而影响谱估计性能的问题,设计了一种适用于小样本情况下谐波谱估计的高阶统计量:四阶累积量的最优加窗曲面积分,建立了基于该统计量的谐波谱估计模型。理论分析与仿真实验结果表明,改进的方法相对于传统的四阶累积量方法在小样本情况下具有更好的分辨性能和参数估计精度。(2)针对传统超分辨算法的幅度信息缺失、运算开销量大的缺点,提出了一种基于噪声功率补偿及限带最小二乘估计的谱估计方法;理论分析与仿真实验结果表明,改进的方法在保留超分辨性能的同时,显著降低了运算开销,具有较高的幅度参数估计精度。