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逆合成孔径雷达(Inverse Synthetic Aperture Radar，ISAR)具有远距离、全天时、全天候的特点，因此ISAR成像在军用与民用领域被广泛使用。在ISAR成像中，机动目标与复杂运动目标回波的多普勒扩散经过运动补偿与预处理之后可以建模成线性调频(Linear Frequency Modulated，LFM)信号和立方相位信号(Cubic Phase Signal，CPS)。CPS信号的调频斜率(Chirp Rate，CR)和二次调频斜率(Quadratic Chirp Rate，QCR)与LFM信号的CR会使ISAR成像出现散焦，因此在ISAR成像中需要快速的对回波信号的参数进行准确估计，从而对ISAR回波多普勒扩散进行校正。目前交叉项与低信噪比条件下估计精度不高是各种常用的LFM信号与CPS信号参数估计算法中普遍存在的问题，本文主要针对这些问题做了以下研究: 1.研究了ISAR成像模型以及回波信号模型，介绍了时频分布原理并重点分析了时频分布在处理多分量LFM信号与CPS信号时交叉项的问题。 2.在研究LFM信号参数估计算法时，针对时频分布交叉项抑制能力弱的问题，研究了立方相位函数法(Cubic Phase Function，CPF)。该算法虽然在一定程度上提高时频分布的交叉项抑制能力，但是其交叉项抑制能力仍然较差，并且在低信噪比条件下算法的估计精度较低，而且CPF在估计LFM信号的CF时会有误差累积问题。针对这些问题本文研究了吕氏分布(Lvs Distribution，LVD)与参数化中心频率-调频斜率分布（Parameterised Centroid Frequency-Chirp Rate Distribution，PCFCRD），这两种算法将LFM信号映射到中心频率-调频斜率(Centroid Frequency-Chirp Rate，CF-CR)域，极大的提高了算法的交叉项抑制能力与抗噪声能力，而且解决了CPF算法误差累积的问题，从对算法的仿真实验可以看出PCFCRD的性能最优，但是该算法的计算量较大。本文针对该问题将多种群遗传算法（Multi-Population Genetic Algorithm，MPGA）与PCFCRD算法相结合提出了MPGA-PCFCRD算法，该算法可以提高PCFCRD的计算效率，仿真试验证明了MPGA-PCFCRD的有效性。 3.在研究CPS信号参数估计算法时，针对传统CPS信号参数估计算法交叉项抑制能力弱与抗噪声能力弱的问题，本文提出了基于二维-乘积参数化调频斜率-二次调频斜率分布(Two-Dimensional Product Modified Parameterized Chirp Rate-Quadratic Chirp Rate Distribution，2D-PMPCRD)的CPS信号参数估计算法，该算法提出了一种带有多尺度因子的自相关函数，并利用修正离散傅里叶变换-快速傅里叶变换(Modified Discrete Fourier Transform-Fast Fourier Transform，mDFT-FFT)将带有不同尺度因子的自相关函数映射到不同的调频斜率-二次调频斜率（Chirp Rate-Quadratic Chirp Rate，CR-QCR）域。该算法通过对不同的CR-QCR域相乘可以极大的抑制交叉项，同时可以增强自项。通过对高阶模糊函数-积分型三次相位函数法(High Order Ambiguity Function-Integrated Cubic Phase Function，HAF-ICPF)与修正吕氏分布(Modified Lvs Distribution，MLVD)的算法性能分析与对比试验证明:2D-PMPCRD算法具有良好的交叉项抑制能力与抗噪声性能。