高频地波雷达作为一种新型的海洋监控雷达,除了能够全天候的监测视距外的飞机、舰船等目标,同时也可以根据回波反演海洋参数信息。高频地波雷达探测技术从上世纪70年代开始不断发展,其中海态反演领域取得了较大的突破。但是受到雷达外部环境的影响,尤其是电离层杂波,使海洋回波谱的质量降低,进一步导致海态反演出现范围受限,精确度不够高的问题。本文将从电离层杂波抑制、海态数据处理两个角度出发,针对如何提升高频地波雷达海态监测性能展开研究。课题的具体工作如下:第一:介绍电离层的基本结构、电离层中电磁波的传输特性以及电离层对高频地波雷达回波的影响。提出了基于模板检测和基于Otsu阈值分割检测的方法,并在此基础上提出了自适应模板检测的方法,完成对距离多普勒中电离层杂波的检测。第二:针对距离多普勒谱中检测到的电离层杂波,首先提出杂波抑制效果评价方法,基于电离层杂波在距离域上的相关性提出正交投影滤波方法。通过分析电离层杂波和Bragg峰在小波域上能量分布的差异,提出基于小波变换的电离层杂波抑制方法。第三:介绍了海态反演的整个体系以及海态反演的基础,包括风浪、浪场、流场反演的原理。通过对比电离层杂波抑制前后海洋回波频谱。一方面分析雷达海态反演最远距离的变化,另一方面分析海洋回波频谱中Bragg峰的幅值、一阶回波谱区、二阶回波谱区能量的变化,海洋信息反演结果的变化。第四:介绍了海洋信息拟合成时间序列模型的过程,在得到ARIMA模型后推导自适应卡尔曼滤波的矩阵参数,利用高频地波雷达双频探测的功能特点,提出了基于时间序列的双频自适应卡尔曼滤波算法,对海洋信息做进一步处理。最后给出算法对比,证明算法的优势。