Методом максимального правдоподобия синтезирован алгоритм оптимального оценивания дальности до элемента пространственно-протяженного объекта с помощью радиометрической системы с двумя антенными решетками. Соответственно полученному алгоритму разработана структурная схема системы. Найдено аналитическое выражение для предельной погрешности оценки дальности. Синтезированный алгоритм содержит операции декорреляции, которые расширяют полосу рабочих частот приемника, уменьшают интервал корреляции случайных процессов, увеличивают число их некоррелированных отсчетов и повышают точность оценивания дальности.