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在水声被动定位及信号截获侦察等应用中，经常需要精确估计被动接收的不同阵元信号间的相对时延。时延估计的基本方法是互相关法及在此基础上产生的广义互相关法，对于宽带接收信号可以采用这类方法。针对上述问题，本文采用了另外一种处理思路，分两步实现单频脉冲信号的高精度时延估计:首先通过包络互相关法进行时延粗测，减小相关函数的多值性干扰，然后通过互谱法进行时延精测，进一步提高时延估计精度。本文对上述算法的原理进行了介绍，并通过一组消声水池实验数据对该方法的性能进行了验证。