武汉大学电波传播实验室的高频地波雷达系统OSMAR诞生的时候,正是冷战结束后世界高频地波雷达发展的一个黄金期。这时期以CODAR的Seasonde为代表的小型海洋环境监测雷达是民用高频地波雷达发展的主流。所以OSMAR从诞生之日起,实际上就被赋予中国海洋环境监测雷达的使命。然而,雷达天生就是用于目标探测的,OSMAR也不例外。目标检测与跟踪技术一直是我们最为重视的技术。它不属于OSMAR的昨天,它是OSMAR的未来。所以今天,无论OSMAR以何种形式出现,目标检测与跟踪技术将是我们研究的一个核心内容。“变频多功能高频地波雷达”是OSMAR的最新形态。它的出现绝非偶然。在民用浪潮红极一时之后,高频地波雷达研究很快回归目标检测领域。“多功能”正是OSMAR顺应时代的产物。高频地波雷达用于目标探测,有其天然优势和不足。其不足主要表现为海杂波干扰和目标RCS起伏造成的检测性能不稳。人们很早就试图利用多频弥补这个缺陷,有成功更有失败。对于目标检测技术而言,“变频多功能高频地波雷达”实际上仅仅是一个载体。本文以国家863计划项目“变频多功能高频地波雷达”为依托,以变频多功能高频地波雷达为平台,全面展开了高频地波雷达目标检测与跟踪技术的研究。其内容涉及从雷达波形设计到多目标跟踪技术的全部雷达信号处理和数据处理流程,比较全面的展现了高频地波雷达目标检测与跟踪技术的全貌。文章对OSMAR目标检测与跟踪的一些具体技术做了细致深入的研究,并给出作者独有的理解；对一些遗留的历史问题,从概念上加以区分,从基础理论上加以分析,并作出定性的回答。此外,作者在全面分析变频多功能高频地波雷达信号特点的基础上,给出了一整套工程应用性强的目标检测与跟踪方案；并给出了该方案的实际应用结果,对其作出了切实的评价。本文的主要内容如下：1、对调频中断连续波(FMICW, Frequency Modulated Interupted Continuous Wave)的解调过程进行了分析,对解距离算法进行了总结,指出了直接DFT解距离的优势；并提出了一套时频分析解距离的方法,解释了其物理含义,该方法可有效的提高信噪比和距离分辨率。在此基础上,作者给出了目标检测与跟踪算法的整体方案,它包括通道校准、目标检测、目标参数估计、多频数据融合和目标跟踪,再加上之前的波形解调共6部分内容,每一部分所涉及的信号处理算法相互联系却又截然不同。2、对有源及无源的通道校准原理做了总结,对离线有源校准提出了2个解决方案,通过对实测信号特点分析给出了基于自动识别系统(AIS, Automatic Identifacation System)辅助信息的在线通道校准方法。3、对多频高频地波雷达海洋回波特点做了简要介绍,并给出了目标和噪声的典型回波谱。针对不同的射频干扰,作者对其形成机理和抑制方法做了仔细研究。针对多频雷达较高频段的多普勒展宽现象,作者通过分析其形成机理,给出速度补偿的运动目标信号增强方法。在此基础上,本文提出了一套适合实际的基于恒虚警的检测方案。4、研究了到达角、距离及径向速度的估计问题。到达角估计部分,作者深入研究了超分辨算法的基本理论,对“超分辨”的本质给出了独有的见解,探讨了多重信号分类算法(MUSIC, Multiple Signal Classification)和AIC (Akaike’ s Information theoaretic Criteria)应用于高频地波雷达的可行性和实现方式。从波形解调的角度出发,作者还给出了一个适合于本雷达的简单有效的距离估计方法。在此基础上,作者给出了多频高频地波雷达目标参数估计的实现方案以及实际参数估计的部分统计结果。5、介绍了信息融合的基本原理,并针对多频高频地波雷达的特点,提出一套适合本雷达的点迹融合方法,包括不同频率雷达数据的融合和雷达与AIS数据的融合。与AIS信息的融合主要为通道校准提供数据,多频数据融合则是为目标跟踪提供单一的点迹集。6、介绍了目标跟踪技术,主要包括了扩展卡尔曼滤波理论、多状态模型理论和联合概率数据关联理论,并给出一套实用的跟踪方案。作者还给出了整套目标检测与跟踪算法运用于实测数据的最终结果,并对其做出了评价。