利用高频电磁波(3~30MHz)可以沿海面绕射的传播特性,高频地波雷达能探测到视距之外的舰船、低空飞机等移动目标,也能监测海面风、浪、流等海洋动力学参数信息。自上世纪70年代起,高频地波雷达发展迅速,特别是在海洋环境监测方面有较大的突破。本文主要对高频地波雷达海洋回波提取以及风、浪、流场参数的反演算法进行研究,致力于形成一套适用于高频地波雷达的海态参数反演算法。本文首先研究分离海洋回波中的一阶谱区和二阶谱区的方法,首次提出了利用匹配峰值法来检测一阶Bragg峰位置,通过实测数据对算法进行验证,发现其具有较好的检测效果,且易实现,适合作为检测一阶Bragg峰的方法。之后完成对一阶回波谱区边界的提取,并利用实测数据进行结果分析,证明了一阶回波谱提取方法的有效性。在提取一阶谱区之后,给出二阶回波谱的提取方法,经过实测数据进行验证,证明其检测效果较好,可行性高,为后续浪场参数和风场风速反演提供了条件。完成海洋回波的提取之后,本文针对风场、浪场、流场参数的反演算法展开了深入研究。在浪场方面,首先对经典的海浪谱、浪周期以及浪高的反演算法进行分析,然后就浪高反演方面,给出利用各种经典算法反演浪高的实测数据分析结果,最后在经典方法上进行参数调整,以使其成为适用于本雷达系统探测海域的海浪参数反演算法。在风向参数提取问题上,本文提出了多波束拟合夹角法消除风向模糊,该方法通过计算风向与相邻多个波束的夹角的变化趋势,从而得到真实风向,实测数据分析结果表明,多波束拟合夹角法反演风向的一致性较好,精度较高,可作为雷达系统反演风向的方法;风速反演详细介绍了SMB法,去除峰值频率法,去除有效波高法反演风速算法,将实测数据反演结果和预报信息相比较,证明三种方法都能较好的反演出风速信息,其中去除峰值频率法复杂度最低,最易于实现。在流场方面,首先对径向速度反演结果进行优化,然后提出了一种改进的流函数模型来反演矢量流场,得到了一个更适合于矢量流场反演的模型,经过实测数据结果验证,径向流场和矢量流场的反演效果都与预报值比较吻合。