随着电子信息技术的发展,利用雷达对海面目标进行检测的技术已经日趋成熟。对于传统舰艇和渔船等目标现有的检测方法已经能够取得良好的检测效果。但海面小目标的检测依然是雷达信号处理领域的难题之一。海面小目标通常具有以下特点:第一,雷达散射截面积小,如潜望镜、小型浮标,第二,不规律的目标出现持续时间,例如潜艇的潜望镜、通气孔、通信浮标等浮出海面的时间有时仅持续数秒,第三,不稳定的多普勒特性,海面小目标运动较慢并且与海浪之间的复杂相互作用使得其多普勒随时间变化的模式复杂。同时在高分辨对海探测模式下,会出现大量与小目标特性类似的海尖峰,海尖峰在短的观测时间内很难与小目标进行区分。以上诸多因素使得有效地检测海杂波背景下的小目标成为一个长久的难题。本文研究的问题就是在高分辨、快扫描的雷达工作模式下利用多个扫描周期内目标与海杂波、海尖峰之间的差异进行有效目标检测的方法和算法。本论文主要研究内容概括如下:第二章中首先回顾了其中三类传统的、应用广泛的海面目标检测方法,包括非相干的CFAR检测方法、基于广义Pareto海杂波模型的最优相干检测方法、和基于特征的检测方法。非相干CFAR处理计算简便、适用性强,但小目标检测能力有限,基于海杂波统计模型的最优相干检测方法精细化处理程度高、对运动目标检测性能好,但累积时间有限因而难以分辨海尖峰和小目标回波,基于特征的检测方法是海面小目标检测的有效途径,但累积时间长,应用受到一定限制。第三章针对高分辨快扫描模式下的雷达实测数据,对海杂波特性、海尖峰、海面小目标特性进行了分析。在对大量实测海杂波数据行进行分析的基础上,选择广义Pareto杂波模型对高分辨的海杂波进行建模,并分析了海杂波在时间、空间上的相关性。随后对海尖峰和目标特性进行了详细的讨论。重点阐述了海尖峰与目标在多普勒特性、空时相关性上的区别。在上述分析的基础上,给出了多帧(扫描周期)联合小目标检测的实现框架。第四章所详述的小目标检测框架主要分为两个部分:第一,扫描周期内的处理,在分析实测海杂波数据的基础上,利用传统检测方法,在较低的门限下对目标进行粗检测。其主要目的是在保证目标的有效检测的情况下,暂时忽略在扫描周期内出现的大量海尖峰造成的虚警。第二,多帧(扫描周期)处理采用回溯滤波器组的多帧累积方法对扫描周期内无法处理的海尖峰虚警进行抑制。回溯滤波器组利用海尖峰与小目标扫描间运动特性上的不同,实现了目标点迹的有效累积,同时阻止了海尖峰虚警的累积。最后利用仿真数据与实测数据对所提检测方法进行了性能评估。第五章是论文工作的总结和对未来开展研究的展望。