海浪方向谱是十分重要的海浪信息,通过海浪方向谱可以计算海洋波浪场的统计特性(有效波高,周期,波长,波向,波陡等),所以获取高精度的海浪方向谱非常重要。海浪波谱仪是专门用来测量海浪谱的小入射角真实孔径雷达,全球第一台星载波谱仪SWIM(Surface Wave Investigation and Monitoring)将搭载于中法卫星上测量全球范围内的海浪方向谱。本文根据波谱仪探测海浪方向谱原理,通过仿真的手段对星载波谱仪海浪谱反演中关键步骤所涉及的算法进行研究,包括不同调制谱估计方法及其性能、不同斑点噪声的去除方法及其性能、不同混合浪分区以及海浪参数提取方法及其性能,有助于提高星载波谱仪SWIM探测海浪方向谱的精度以及波谱仪数据的应用水平。本文首先介绍了波谱仪测量海浪方向谱的原理以及海浪方向谱反演仿真平台的数据处理过程。然后研究了不同调制谱估计方法(周期图法,Welch法,AR模型法以及最小方差法)的反演性能,仿真结果表明,最小方差法和AR模型法在一定海况下反演性能要优于其他方法,并且随着雷达中心入射角下降各个方法的反演性能都会略微下降;接着,鉴于斑点噪声对海浪谱反演性能的重要影响,重点对波谱仪接收信号斑点噪声的形成机理和去除方法进行了研究,仿真发现,后积分法和交叉谱法去噪的适用条件更广,而且反演精度也较好,符合波谱仪反演性能要求。本文的另一个研究内容是对反演得到的混合海浪谱进行海浪分区。实际海洋中大多情况下都是风浪与涌浪并存的混合浪,本文基于海浪能量线性叠加原理与海浪谱经验公式,在正演仿真中模拟了混合浪的海面,在反演仿真中,采用综合考虑海浪方向谱的波数、方位向分布信息的分离波数法来提取风浪和涌浪成分,计算各个海浪成分的海浪参数并与理论参考值进行对比验证。