У роботі запропоновано високопродуктивний метод класифікації радіосигналів на базі спектрально-коваріаційного оцінювання сигналів. При цьому здійснюється багатоетапне оброблення перекривних підпослідовностей відліків досліджуваного радіосигналу у часовій і частотній області. Оцінювання параметрів радіосигналів виконується на базі знайденої спектральної густини потужності досліджуваних цифрових реалізацій. Аналіз ефективності запропонованого методу підтвердив, що завдяки розробленому методу вдається підвищити продуктивність спектрально-коваріаційного оцінювання радіосигналів у 2,0÷8,9 разів залежно від обсягу аналізованої реалізації радіосигналу та числа перекривних підпослідовностей.