上世纪70年代起,海洋无线电遥感技术迅速发展,高频地波雷达以其探测范围广泛等优势得到国内外许多国家的大力发展和使用。由于大气和天气噪声以及电离层干扰等原因,变频雷达应运而生,本文中主要研究双频高频地波雷达,通过两个不同发射频率的海洋回波反演得到海态参数数据,并进行数据融合,提高最终的反演结果精度。目前,利用双频高频地波雷达进行海洋气象预报、监测海洋环境数据已经成为国内外的普遍趋势。研究双频高频地波雷达的海态参数反演方法,实时监测海洋环境信息对预报和预防海洋灾害、充分开发丰富的海洋资源、维护国家权益和发展海洋经济都具有充分的现实意义。本文首先阐述了高频电磁波与粗糙海面的相互作用,介绍了布拉格散射对高频地波雷达海洋回波谱的影响,依据他们之间的关系进行海态参数反演,又介绍了在这个基础上提出的海洋回波谱一阶散射和二阶散射截面方程,分析了海洋回波谱与海面风、海浪、洋流反演间的关系,并且介绍了一些限制因素。随后,本文分别开展了对海洋动力学参数中的浪场、风场、流场三大组成部分的反演算法的研究。在浪场研究方面,本文对当前国内外使用的不同海浪谱反演算法,波高和浪周期反演算法进行了分析介绍,利用仿真实验对比分析不同算法的限制因素和各自的优缺点,最终给出了精度较高、效果较好的反演有效波高和平均浪周期的算法,并且使用实测数据检验了本文算法的效果。在风场研究方面,聚焦风向和风速反演。在风向反演方面,本文重点关注解风向模糊这一问题,本文阐述了几种消除风向模糊的算法,提出了一种新的基于时间序列的短期预测来反演海面风向,在仿真和实测数据方面都表现良好;风速反演分析了三类目前国际上正在使用的算法,通过对比确定使用BP神经网络算法,通过风速与有效波高、平均浪周期和风向的映射关系来反演风速。在流场的研究方面,本文阐述了从海洋回波谱中反演洋流径向流速的理论基础,结合经典方法,给出了一种提取一阶海杂波的新方法,该方法结合多项式拟合法,效果显著地解决了在检测一阶海杂波过程中识别Bragg峰位置不够准确的问题,能够直接改善提取洋流径向流速的算法精度,并且使用实测数据观察对比该算法的具体效果,效果较好。最后阐述了双频高频地波雷达相对于高频雷达的优越性和数据融合的必要性,介绍了双频数据融合的几种算法,将两个载频单独反演得到的海态数据进行融合,使用实测数据观察融合效果。