本发明公开了一种基于聚焦S变换的多分量非平稳信号瞬时频率估计方法，主要解决现有技术的能量聚集性不高、时频分辨率无法灵活调整且无法实现高精度的多分量信号瞬时频率估计问题，其实现步骤：1.输入待分析的非平稳信号；2.根据聚集性准则优化聚焦S变换中窗函数的控制参数；3.计算优化后的聚焦S变换并获得信号时频分布能量图；4.对非平稳信号的时频分布能量图进行二值化处理；5.根据二值化处理后的二值化时频图得到信号的瞬时频率估计。本发明通过改进S变换的窗函数，实现了窗函数控制参数的自适应调节，提高了时频分布能量聚集性和瞬时频率估计精准性，可用于雷达截获、通信对抗、语音识别、医学脑电波信号分析。