针对探地雷达回波信号时延估计精度不高的问题,提出了一种基于压缩感知的时延估计方法。该方法首先将雷达回波信号时延估计问题转化为压缩感知信号重构问题,避免了传统时延估计方法中强回波分量对弱回波分量的遮盖,然后对正交匹配追踪方法进行改进,避免了基函数的错选,提高了信号重构性能。仿真实验表明,该方法能够有效避免探地雷达回波信号时延估计中的强弱分量影响问题,且具有很高的时域估计精度。