本发明提供了一种基于频谱匹配的短样本低频正弦信号参数估计方法，属于信号处理技术领域。所述方法主要针对信号波形周期数小于0.8情况下的单频实正弦信号，首先计算信号线性预测自相关函数并预设信号频率估计初值；然后基于最小二乘准则构造误差函数并通过求导使误差最小化从而对信号频率估计初值进行误差校正；最后通过频谱匹配和二分法进行迭代频率估计误差校正，经一定迭代次数后求得信号频率、幅度、初相位估计值。该方法能够在波形周期数取值很小的情况下实现单频实正弦信号的全参数估计，参数估计精度明显高于最大似然方法，尤其在噪声干扰非常严重的低信噪比情况下，本发明方法表现出很好的估计性能。因此，本发明的提出和应用可以有效解决短样本低频正弦信号因波形周期数不足所导致的参数估计难题。