随着工农业的蓬勃发展以及全球人口的爆炸式增加,人类用水量极大增加,全球约有10亿人生活在缺乏淡水资源的地区。地壳物质孔隙中长期储存的地下水占据着全球97%的淡水资源,是可作为生活用水的优质水体,地下水探测对人类社会尤为重要。核磁共振探测技术因其高效、定量及无损的特性,广泛应用于地下水资源勘探、隧道和高铁水文信息评估、地下水文信息调查及山体滑坡等水文灾害预警。在实际应用过程中,磁共振响应信号极其微弱（仅有纳伏特）且采集环境存在较强的混合噪声,包括尖峰噪声、工频谐波噪声及随机环境噪声。较低的信噪比导致磁共振响应信号特征参数提取存在较大误差,影响后续反演解释,进而影响地下水文信息的准确性,因此,研究复杂噪声背景下磁共振响应信号参数估计方法具有重要的工程意义和实用价值。基于以上问题,本文提出基于极大似然函数的高精度磁共振响应信号参数提取方法。该方法将参数提取问题转化为多元函数的极值求解问题,省去传统磁共振信号参数估计的去噪过程,为核磁共振探测参数提取方法提供了一种新思路;针对多元函数极值搜索运算时间较长问题,采用混合粒子群算法优化极大似然函数求解,降低算法运行时间。针对极大似然函数方法对工频谐波噪声敏感以及算法耗时较长问题,本文提出基于循环相关的磁共振响应信号参数提取方法,推导了含噪磁共振响应信号的循环相关函数。选取特定的循环频率滤除背景噪声的干扰,采用旋转不变技术估计循环相关函数参数,并选取适合的矩阵维度进一步进行降低运算时间。仿真验证算法的可行性。首先,对比不同噪声背景下极大似然函数法和循环相关法参数估计精度,得出两种方法对不同环境噪声的敏感度;其次,分析ESPRIT算法中不同矩阵维度对循环平稳方法参数估计精度以及运算时间的影响;最后,针对实测情况,验证分析了地磁仪拉莫尔频率偏差时对算法的影响。