天波超视距雷达利用电离层的反射可以对1000到4000公里的远距离目标进行探测,在军事、国防领域具有重大的应用价值。然而在实际应用中,天波超视距雷达探测过程受电离层污染、多径效应以及强海杂波干扰的影响,使得目标检测和跟踪面临着弱目标、多目标、低信噪比、强污染等比较苛刻的应用环境。而天波雷达的接收天线基本都是大型的阵列天线,天线阵列的误差与互耦是不可避免的。在此应用背景下,本文研究阵列互耦与干扰条件下的天波雷达多路径回波跟踪方法,以提高天波雷达对目标的跟踪精度。首先,建立了天波雷达信号模型及测量模型,推导了天波雷达坐标配准公式。同时介绍了用于信号到达方向(Direction-Of-Arrival,DOA)的多信号分类算法(Multiple Signal Classification,MUSIC)和用于干扰抑制的标准Capon波束形成算法。其次,研究了目标跟踪前的阵列互耦校正方法。介绍了阵列互耦条件下的前后向平滑MUSIC算法,并在一种阵列互耦系数矩阵重构方法的基础上,提出了一种基于重要性重采样的互耦系数矩阵重构方法,该方法可以较好的提高MUSIC算法的DOA估计精度。然后,研究了目标跟踪前的干扰抑制方法。针对标准Capon波束形成算法在抑制干扰的时候会影响到期望信号的问题,提出了一种基于极大似然重采样的干扰加噪声协方差矩阵重构方法,该方法的重点是利用极大似然估计对重构后的干扰加噪声协方差矩阵进行评价。利用重构后的干扰加噪声协方差矩阵可以更有效的抑制干扰。最后,研究了天波雷达多路径目标跟踪方法,基于坐标配准去除冗余的多路径干扰。利用粒子滤波和容积卡尔曼滤波形成目标航迹,并展示了目标跟踪方法在分布式天波雷达上的应用效果。