本发明涉及一种北斗和超宽带系统中一种TOA与DOA联合估计降维方法。该方法使用两根天线接收超宽带信号,分别估计出两根天线所对应的TOA,再依据几何信息计算出DOA的估计值;其中,TOA的估计步骤可概括为:将接收信号变换至频域并获得信道冲激响应的估计;计算两个信道冲激响应的互协方差矩阵,并在此基础上构造扩展观察矩阵;计算扩展观察矩阵的自协方差矩阵并对其进行特征值分解;构造降维谱峰搜索函数,获得TOA的估计结果。本发明的优点在于,能够获得翻倍的频域采样点数以及扩展的多径簇数,且能够以较低的计算复杂度获得较高的TOA与DOA估计精度。