机载雷达具有良好的海陆空监视能力和对低空突防目标的预警能力,弹载雷达具有卓越的低空突防能力,二者都具有重要的军事应用意义。机载/弹载等高空雷达平台,当处于对海下视工作状态时,回波信号含有大量的海面散射回波,即海杂波。由于各海杂波源对高空雷达平台具有不同的径向速度,在高海情时会导致杂波多普勒谱严重展宽,慢速目标被海杂波完全掩盖而无法在多普勒域进行检测,更难以对其进行可靠跟踪。空时自适应处理(STAP)通过角度信息和多普勒信息的联合处理,可有效抑制杂波,实现慢速目标的检测与跟踪。随着高空雷达平台系统应用领域的不断扩展和延伸,常规STAP算法面临诸多挑战,在实际应用中的样本数据由于环境的非平稳特性,无法满足独立同分布(Independent and Identically Distributed,IID)条件,导致杂波抑制效果严重变差。另外,由于高空雷达平台的高速运动特性,在对海上目标进行跟踪的实际过程中也面临许多挑战,包括目标回波易引入脉内多普勒导致一维距离像展宽和频移、在相参处理时间内目标回波发生距离走动等。针对高空运动雷达平台跟踪海面目标所面临的诸多问题,本文在杂波抑制和目标跟踪方面分别提出解决方案。在对海杂波抑制方面,本文提出基于杂波功率谱稀疏恢复的STAP方法,以解决在非平稳环境中符合IID条件的样本数据不足的问题。在目标跟踪方面,本文首先建立符合实际的高非线性机动目标的扩展卡尔曼滤波(EKF)状态方程,以提高跟踪精度;其次,对目标的测距、测速和测角分别提出有效测量方法。对目标测距,本文提出对回波进行变调频斜率速度补偿和Keystone距离校正,以解决回波的多普勒展宽和跨距离单元走动问题。对目标测速,本文提出利用距离测量值快速估计速度模糊度,与参差脉冲重复周期(PRI)解模糊的方法相比较,在发射波形和信号处理方面复杂度低。对目标进行测角,本文采用单脉冲比幅方法,实现高分辨测角。对杂波抑制和目标跟踪两方面的算法进行仿真验证后,本文还利用C#和Matlab联合编写了海面目标跟踪软件,可以模拟在不同海情下,高空雷达平台对海面目标的跟踪情况,便于后续雷达设备和算法测试。