研究了LFM雷达信号在频率、初始相位、包络幅度未知的条件下，接收端信号到达时间估计算法。算法先利用相关信号检测算法对来波信号进行起始时间粗估计，利用LFM在分数阶傅立叶变换域上形成的最佳能量聚集谱特性，估计出LFM信号的频率，构建参考信号，并恢复出相应的基带信号。在低信噪比下对基带信号进行Morlet小波变换，检测出基带信号的峰值所在位置作为信号的到达时间精确估计。给出了LFM信号频率估计算法，小波变换尺度选择原则，并同时推导出到达时间估计（TOA）的克拉美罗下限（CRLB）。计算机仿真实现LFM雷达信号到达时间估计，当信噪比到达8 dB，到达时间估计均方根误差小于1倍抽样间隔，提高了对LFM宽带雷达信号到达时间的估计精度。