레이더 신호 처리 장치 및 방법이 개시된다. 레이더 신호 처리 방법은 탐색 영역에 존재하는 타겟에 의해 반사되어 수신된 레이더 신호를 이용하여 시공간 공분산 행렬을 생성하는 단계; 상기 생성된 시공간 공분산 행렬(Spatial-temporal covariance matrix)을 이용하여 상기 타겟의 도착 지연 시간(Time delay of Arrival, 이하 TOA) 및 도착 방향(Angle of arrival, 이하 AOA)에 대한 스티어링 벡터(Steering vector)를 식별하는 단계; 상기 수신된 레이더 신호에 대해 상기 식별된 TOA의 스티어링 벡터가 적용된 주파수 변환을 수행하여 상기 타겟의 TOA를 결정하는 단계; 상기 결정된 타겟의 TOA를 주파수 검출 알고리즘에 적용하여 상기 타겟의 AOA를 추출하는 단계를 포함할 수 있다.