针对现有相位差分法在低信噪比条件下估计线性调频(LFM)信号瞬时频率性能明显下降的问题，提出了一种改进的基于N阶相位差分法的瞬时频率估计算法。首先，在相位重构的基础上，针对信噪比阈值引起的频率突变问题，设置自适应的累积增量门限来确定频率突变位置，并利用循环迭代进行插值修正；然后，通过高阶的相位差分估计瞬时频率，以充分利用重构相位包含的跳变信息，并采用迭代变权最小二乘的方法进行线性拟合；最后，引入自适应的思想来处理不同频率的输入信号，增强处理低频输入信号的能力。仿真结果表明，相对于现有相位差分法，改进N阶相位差分法在保持低运算量的同时提升了抗噪性能，对输入信噪比的下限要求降低了约4 dB。

由于运动的复杂性, 传统的成像方法已无法满足机动目标成像的要求。在分析机动目标复杂运动引起目标回波多普勒相位非线性变化的基础上, 提出了一种基于自适应最优核时频分布(AOK TFR)理论的ISAR成像方法。通过计算回波数据不同距离单元的AOK TFR, 得到不同时刻目标的瞬态ISAR像, 且不受交叉项的影响；通过估计距离单元的瞬时多普勒频率并依此对成像时间段进行选择。仿真数据结果验证了该方法的有效性。

相位解调是条纹相位分析的关键问题.本文提出一种应用小波频率估计联合频率导数对变形条纹进行瞬时频率分析,从中提取参考基频, 从而依靠单一变形条纹实现相位解调的方法.首先, 理论上证明了当变形条纹瞬时频率空间导数等于零, 该空间点的瞬时频率等于参考基频频率; 其次, 引入Gabor小波提取变形条纹的瞬时频率空间分布, 利用变形条纹瞬时频率的空间导数分布识别提取参考基频, 从而实现相位解调.利用该方法进行了三维形貌测量的实验, 结果表明该方法在实现相位解调中效果良好.

在电离层的探测与研究中，瞬时多普勒频率可以很好地表明多普勒效应随时间的变化情况，从而反映电离层的变化规律。文中采用相位差分和相位建模两种瞬时频率估计方法，对实际电离层斜向返回探测系统的回波信号进行了仿真，并做出了比较分析，结果显示相位建模方法更能准确反映电离层的变化规律。