在传统量子相位跟踪方法中，通常对输出结果进行线性化处理，这对本振相位和信号相位有严格的限制要求，且并不适用于如干涉法测角等导航系统。为此，本文将零拍输出形式进行等价变换，设计了一种最大似然估计迭代算法，实现了相干态相位跟踪。与传统线性化的量子相位跟踪方法相比，避免引入线性化误差，更加适用于导航系统中信号相位跟踪；通过计算Fisher信息矩阵，证明此方法在理论上能够达到量子克拉美－罗下界，具有最优估计性能。

分布式外源雷达(DPR)利用分置的多部接收站系统实施联合探测，可实现雷达系统性能的有效提升。如何高效配置系统接收站几何架构是分布式外源雷达研究的重要课题。推导了基于数字电视地面多媒体广播(DTMB)信号的分布式外源雷达系统目标位置和速度联合估计的克拉美罗界(CRB)，以此为优化指标建立了接收站位选择模型，并给出与之匹配的接收站子集选择算法。与枚举法相比，本方法具有较低的计算复杂度，可实现接收站的最优子集选择。仿真验证了算法的有效性。

为选择最佳参数估计方法估计目标微多普勒特征, 需要研究参数估计的克拉美-罗界, 来评价各估计方法的性能。以相干激光探测为背景, 考虑噪声方差未知的影响, 严格推导了高斯白噪声环境下微动目标回波信号各参数估计的克拉美-罗界的闭合表达式, 仿真分析了目标相对于雷达的位置信息、数据处理长度以及回波信噪比与参数估计方差下界的关系。结果表明, 克拉美-罗界与噪声方差无关, 目标相对于雷达的方位角、俯仰角越小, 数据长度和信噪比越大, 参数估计的方差下界越小。对目前常用的两种微动参数估计方法方差进行了计算, 并与推导克拉美-罗界进行了对比。最后, 与通过近似处理方法得到的克拉美-罗界进行了对比, 指出了精确推导方差下界的意义。

多重信号分类 (MUSIC)时延估计算法需要多径数估计，且其特征分解和谱峰搜索的计算复杂度较高。针对此问题，给出了一种基于逼近噪声子空间的求根时延估计算法。该算法利用协方差矩阵逆的高次幂逼近噪声子空间与其自身共轭转置的积，并构造多项式等式，以多项式求根的方式避免谱峰搜索，从而降低了计算复杂度。仿真结果表明，在无需多径数估计和复杂度低于MUSIC算法的条件下，所提算法的性能与 MUSIC算法的性能相当，并且逼近克拉美罗界。

针对单孔径正交编码被动测距系统存在的工作距离与探测准确度的矛盾, 建立一种由多个传感器构成的线性阵列正交编码测距系统.给出了线性阵列系统的结构, 通过将各个传感器形成的编码图像求和, 得出了阵列系统和单孔径系统的光学调制传递函数的关系, 推导了两个传感器间最佳间距的数学表达式；分析了采用最小冗余线性阵列结构能够获得更多的独立空间响应和调制余弦项, 给出了由多对传感器组合构成的阵列系统的阵列响应；利用费希尔信息矩阵分析了阵列系统距离估计的克莱姆-拉奥限.理论和模拟结果表明: 采用阵列系统进行探测, 能使调制传递函数中与距离有关的峰值的带通区域变窄, 使距离估计的最小方差限减小, 其探测准确度至少提高一倍.

基于可见光通信的新型室内定位方法具有传统无线定位方法难以替代的优势，且室内光源布局对定位性能的好坏有着直接影响。在满足室内光照条件要求的前提下，针对典型可见光通信室内定位模拟环境，推导了待测点的克拉美罗界(CRB)和定位性能最佳的光源布局，并使用高斯-牛顿算法进行了仿真分析，证明了文中推导的正确性。

根据标量亥姆霍兹方程和定态薛定谔方程的对等关系，指出平面波经透镜聚焦过程等同于光子态函数由坐标表象向动量表象转换的过程。受有限孔径的影响，光子在动量空间态函数无法精确再现，导致空间光束对准精度的存在一个量子极限。在量子极限条件下，空间光束对准精度大约是衍射极限角的26%，主要取决于光波长和接收透镜孔径，与透镜焦距无关。就光子在焦平面位置进行质心跟踪，测角精度所能达到的理想质心极限只略优于衍射极限分辨率，残留误差仍然是量子极限的3.24倍。

利用菲涅尔区相位修正聚焦结构和馈源阵列构成一种新型的多波束自适应天线. 本文深入分析了基于该天线的阵列输出特性,与基于均匀线形阵的空间谱估计技术比较的基础上,揭示了其良好的去相关性能. 最后应用极大似然估计算法实现了相干信号源在大角度入射的情形下,菲涅尔平板天线对来波方向的有效估计,从而避免了应用MUSIC算法进行来波方向估计时所遇到的观察区域的限制问题. 仿真计算的结果表明菲涅尔平板天线良好的空间谱估计性能.