高频雷达能够突破地球曲率的限制,既能对视距之外的海面舰船目标和飞行目标进行检测,还可应用于海洋环境监测、监视非法走私等各项民用事业中,在军民两用领域中都具有举足轻重的作用。但高频雷达所处的电磁环境十分恶劣,除了人为的射频干扰外,突发的雷电冲击和流星余迹等瞬态干扰使雷达回波谱基底大幅抬升,导致舰船目标信号被淹没,对雷达探测性能造成严重影响,因此,瞬态干扰抑制算法的研究对实现高频雷达全天候工作具有重大意义。鉴于高频雷达一个距离-方位元内存在多艘不同运动状态舰船的情况时有发生,在繁忙的国际航道上尤其如此,因此,强杂波背景下的多目标检测是高频雷达走向实用化的关键技术,而目前国内外针对该问题的研究还处于探索阶段。本文的研究内容就是在上述课题背景下提出来的,全文的主要贡献总结如下：1.对高频雷达的复杂信号环境特性进行了研究基于Barrick的高频雷达海洋回波散射截面方程,综合考虑海态(风速、风向和海流)、电离层相位污染和多模传播等信号环境因素的影响,分别针对地波雷达和天波雷达提出了改进的海杂波模型。在改进模型的基础上,从舰船目标探测速度盲区的角度,深入探讨了各种信号环境因素对高频雷达目标探测性能的影响,并基于实测的地波雷达和天波雷达数据分析了多种干扰的时域、频域和距离-多普勒特性,为瞬态干扰抑制算法的研究做准备。2.基于压缩感知理论提出了一种高频雷达瞬态干扰抑制的算法针对未知稀疏度条件下的高频雷达信号高精度重构,提出了一种改进的稀疏度自适应匹配追踪算法(MSAMP),理论分析和仿真结果表明,该算法在一定程度上解决了稀疏度自适应算法(SAMP)对稀疏度的欠估计和过估计问题。基于压缩感知理论提出了一种高频雷达瞬态干扰抑制方法,而MSAMP重构算法的应用,改善了常规的瞬态干扰抑制算法对时域缺损信号进行预测恢复时准确性较差,且需要较长信号样本的问题。通过对实测天波雷达和地波雷达数据中瞬态干扰的抑制,验证了该算法的有效性和优越性。3.基于时频分析方法和图像处理技术提出了一种高频雷达多目标检测算法针对高频雷达目标非径向匀速运动产生的机动效应,建立了对应的目标运动学模型和回波模型,着重分析了跨一阶峰目标的多普勒扩展现象。基于S-method时频分布和Radon变换,提出了一种多目标检测算法--RRST法,使时频面的多目标检测转换为Radon域峰值点的识别。仿真实验和实测数据分析,验证了该算法不仅能减轻多分量信号造成的交叉项干扰,还能在低虚警条件下准确检测到多目标信号,而且能对跨一阶峰目标进行有效的检测。4.基于瞬时频率曲线估计和恒虚警检测技术提出了一种恒虚警多目标检测算法结合RS-method时频分布和Viterbi算法提出了一种新的瞬时频率(IF)估计方法-RSMVF,降低了海杂波对IF估计精度的影响。基于目标IF曲线时频能量与噪声IF曲线能量的差异,提出了RSMVF恒虚警多目标检测算法。该算法通过对IF曲线时频能量累积,并进行门限检测,克服了RSMVF算法无法剔除虚警的缺陷,而逐次检测、逐次置零的方式使该方法能够检测多目标信号,且不需要提供目标个数先验信息。以实测数据为背景的仿真研究表明,该方法能准确检测到多目标,并能获得较准确的目标运动参数。5.基于瞬时频率曲线估计和线性拟合优度检验理论提出了一种自适应多目标检测算法基于目标信号IF和噪声IF的线性特征差异,结合线性拟合优度检验理论,提出了一种自适应的多目标检测算法。采用当前数据的前5场数据作为参考数据,对各场数据中的仿真目标进行低门限检测,并统计其IF曲线的样本可决系数,从而得到自适应检测门限,结合逐次检测、逐次置零的方式使该算法能对多目标实现自适应检测。以实测数据为背景的仿真研究表明,在不提供目标个数先验信息时,能自适应检测到强杂波背景中的多目标信号。6.对比了本文提出的三种多目标检测算法性能,给出了在实际目标探测中算法选择的优先顺序考虑到目前针对高频雷达多目标检测的研究还很少见,因此,仅针对本文提出的三种多目标检测算法进行性能分析,通过在实测的海杂波背景中添加仿真目标进行检测实验,结果表明在实际的高频雷达多目标检测中三种算法的优先选择顺序为：RRST法>RSMVF自适应法>RSMVF恒虚警法。