宽带雷达是指发射信号带宽较大的雷达。与窄带雷达相比,宽带雷达具有较强的抗干扰性能、极高的距离分辨率、良好的目标识别与检测能力以及波形设计的灵活性等优势。然而,在宽带环境下,分别表征着目标速度与距离信息的尺度因子与时延耦合在回波包络中,基于窄带回波模型的参数估计方法难以准确估计宽带雷达目标参数。此外,当目标轮廓尺寸远大于雷达距离分辨单元时,会出现目标分布在多个距离单元中的情况。在这种情况下,目标不能再当作“点”目标处理,而应看作由多个散射点所组成的扩展目标,但是,传统的点目标信号处理方法难以有效估计扩展目标回波参数。梅林变换理论的提出为宽带雷达信号参数估计提供了新的思路。由于信号经过尺度变换后的梅林谱幅度与原信号的梅林谱幅度相同,可以利用梅林变换将宽带回波信号转换到梅林域去处理以实现对尺度因子与时延的解耦和估计。本文以该思路为基础,将梅林变换理论与波形匹配字典相结合研究宽带目标的时延与尺度因子估计。本文的主要工作如下:（1）简述了宽带雷达回波模型和尺度因子的物理内涵,分析了尺度因子和时延参数的耦合特性,并讨论了两种常用的宽带信号参数估计方法——基于宽带模糊函数（Wideband Ambiguity Function,WAF）和梅林匹配滤波器（Mellin Matched Filter,MMF）的参数估计方法。（2）在MMF基础上提出了改进型梅林匹配滤波器（Modified Mellin Matched Filter,MMMF）。本文以发射信号幅度谱为基础重新构造了滤波器的冲激响应函数,利用该滤波器对回波信号的幅度谱进行梅林匹配滤波来估计目标的尺度因子,然后根据尺度因子估计值建立回波匹配字典实现对目标的时延估计。相关仿真实验表明了该方法的参数估计性能要优于WAF与MMF。（3）由于改进型梅林匹配滤波器估计性能随着信噪比的增加很快就会达到饱和,为了进一步提高宽带雷达信号参数的估计精度,本文提出了基于原子范数最小化（Atomic Norm Minimization,ANM）的参数估计方法。该方法利用直接梅林变换（DMT）将目标回波中的尺度因子转化为具有范德蒙德结构的待估计向量,然后利用ANM理论估计出目标的尺度因子并在时域建立回波匹配字典估计出目标的时延。仿真实验表明了该方法的估计误差能够随着信噪比的增加而不断减小。此外,在高信噪比环境下,该方法的估计性能要优于WAF、MMF与MMMF。