临近空间高速目标具有超声速、低可观测性、高机动性、强突防能力等特点,对雷达的预警探测形成了严峻挑战。随着阵列雷达、波束形成、数字信号处理等技术的完善与进步,现代雷达能够通过长时间凝视模式,增加对目标的观测时间,获取更多的脉冲回波信号,随后通过多脉冲回波相参处理,提高回波信噪比,进而改善探测性能。然而,随着观测时间的增加,目标的运动分量(速度、加速度以及加加速度)会导致回波信号出现距离徙动与多普勒频率徙动问题,影响相参处理性能。针对临近空间高速目标不同运动模态(匀速、匀加速以及变加速运动)下的距离徙动与多普勒频率徙动问题,本文开展了理论分析、算法研究、仿真验证等工作,主要创新如下:1、提出了基于改进位置旋转变换(Modified Location Rotation Transform,MLRT)的匀速目标相参处理算法,通过回波信号峰值坐标位置的旋转变换校正一阶距离徙动,然后利用慢时间域的傅里叶变换(Fourier Transform,FT)实现校正后信号能量的相参积累,提高了信噪比增益。2、提出了基于Keystone变换-匹配滤波处理(Keystone Transform-Matched Filtering Process,KT-MFP)的匀加速目标相参处理算法,首先通过距离频域KT校正目标无模糊速度引起的一阶距离徙动,然后通过二维MFP消除残余的距离徙动与一阶多普勒频率徙动。KT-MFP能够避免盲速旁瓣(Blind Speed Sidelobe,BSSL)效应并获得良好的相参积累性能。3、提出了基于双线性参数对称自相关变换-尺度傅里叶变换-改进二阶相位变换(Bilinear Parametric Symmetric Self-correlation Transform-Scaled Fourier Transform-Improved Second-order Phase Differentiation,BPSST-SCFT-ISPD)的变加速目标相参处理算法,首先通过三阶KT校正目标加加速度引起的三阶距离徙动,随后利用BPSST、SCFT以及ISPD估计出目标速度、加速度以及加加速度,进而构建相位补偿函数,校正补偿剩余距离徙动与多普勒频率徙动。BPSST-SCFT-ISPD算法能够避免多维参数搜索,有效地平衡计算量与积累性能之间的关系。4、建立了大时宽带宽积下的超高速目标变尺度回波模型,提出了基于尺度Radon傅里叶变换(Scaled Radon Fourier Transform,SCRFT)的相参处理算法,通过距离-速度域的二维搜索,在完成脉内信号匹配压缩处理的同时,实现了多脉冲间回波信号能量的相参积累,提高了相参处理性能。以上算法已通过理论分析和仿真实验进行验证。结果表明,上述算法能够有效解决临近空间高速目标长时间相参处理中存在的问题,实现能量的相参积累。