进入21世纪以来，高超声速飞行技术已经在全球范围内确立为航天技术发展的新重点。尽管当今有许多国家都在大力扶持该技术的研究，但高超声速飞行所带来的技术难题还未能得到妥善的解决。高速飞行器飞行环境下的试验工作主要有以下两方面的困难：其一，高速飞行会引起剧烈的气动加热现象和高强度的气动噪声载荷，导致飞行器工作环境极端恶劣，目前的测量技术和传感器水平无法满足高温和宽频测试的需求；其二，由于飞行试验遥测传输容量等限制，结构相关数据往往仅包括飞行器某些关键部位的少量加速度响应测量数据。基于这两方面的特点，本文针对地面高温环境下的结构模态试验技术，以及仅响应数据的参数识别方法，即工作模态参数识别（或运行模态参数识别，OMA），两个关键技术进行了研究。在本文的研究工作中，首先，通过金属材料典型结构在高温环境中不同激励形式的结构模态试验，利用现有试验设施得到一套较为合理的试验技术。其次，从当前诸多的时域和频域的工作模态分析方法中，选取随机子空间方法和线性时频表示法，编写了Matlab程序，分别对时不变和时变条件下的试验结果进行了参数识别的工作，并比较好地识别出了试验结构的固有频率以及振型，此外，还对改进的随机子空间方法用于时变模态参数识别的手段进行了一定的探讨。最后，以上述程序为基础，筛选了当前广泛采用的数据处理手段及其算法，对其进行整合，在MATLAB用户图像界面开发环境（GUIDE）下进行了飞行试验数据处理及模态参数识别软件的开发工作。