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时延估计是目标定位跟踪系统的关键技术之一，在水声、雷达、声探测等领域广泛应用。时延估计的基本方法是互相关法和相位谱法。互相关法时延估计分辨率与信号带宽近似成反比，因此很难估计多目标时延。相位谱时延估计只能估计单目标时延，并且存在相位解绕问题。本文提出了两次谱分析时延估计方法，即将互功率谱函数再次进行谱估计，二次谱峰值位置间距即为时延估计，这种方法既能够估计单目标时延，又能够估计多目标时延，并且不用相位解绕。仿真计算验证了两次谱时延估计方法的可行性。