高频地波雷达电磁波具有在海面绕射的能力,可以探测到视距之外的目标,比如飞机、舰船等目标,同时根据海洋回波还能提取风浪流等海态信息,能够全天候监测海面信息。自上世纪70年代开始,高频地波雷达受到很多科学家的关注与研究,高频地波雷达探测技术不断发展。单基地高频地波雷达探测技术逐渐趋于成熟,很多国家已经开始投入工程应用。随着高频雷达技术的发展,单基地雷达已经无法满足人们对探测范围与探测精度的要求,因此高频地波雷达不断向双基地雷达与多基地雷达发展。随着高频地波雷达的发展,对双基地雷达海态参数的反演的研究也逐渐展开。因此,本文将从双基地海洋回波特性研究开始,针对如何提升海态参数反演精度,对海面流场和风场参数反演展开研究。课题的具体工作如下:首先,介绍了单基地雷达与双基地雷达海面回波产生机理。然后给出了双基地雷达散射系数模型,通过仿真研究,探讨了一阶海面回波的影响因素。在实测数据处理中发现一阶Bragg峰在近端存在严重的展宽,因此对双基地海面回波的展宽现象展开了研究。然后给出了双基地雷达海面回波谱形态的基本特征总结,在此基础上进行一阶峰的提取,有利于后续海态参数的提取。其次,对于高频地波雷达流场反演,分别给出了单基地雷达和双基地雷达反演矢量流速算法。针对双基地一阶Bragg峰的特点,采用局部峰值法,有效检测一阶峰,针对杂波干扰导致局部峰值法检测到错误峰值的问题,采用双门限法,有效去除受杂波干扰的检测错误的峰值点。利用矢量流速合成法,对单基地雷达径向流速与双基地雷达双曲流速完成了矢量流速反演。然后,对于高频地波雷达风向反演,首先给出了多波束拟合法反演单基地雷达风向。然后利用最小差值法反演双基地雷达的风向。通过气象站获得观测数据,获取观测风向角度信息。将双基地雷达与单基地雷达反演结果与之对比分析。最后,提出基于方差的加权融合算法,对双基地反演的风向结果进行融合处理,进一步提高了数据的准确性。然后利用基于时间序列的扩展卡尔曼滤波对双基地雷达的风向信息进行预测。