随着无线通信系统的快速更新及其用户数量的快速增长,人们对于无线频谱的需求也急剧增加,无线频谱资源成为信息社会最重要的资源。认知无线电技术由于具备感知空闲频谱的能力,可以使未授权用户机会地接入授权频段,提高了频谱利用率,因此成为无线通信领域比较热门的研究方向之一。对于授权频谱使用状况的实时感知是认知无线电技术的基础。目前常用的频谱感知方法有能量检测、滤波器检测和循环平稳特征检测。匹配滤波器检测法需要完全已知主用户信号的先验信息,且认知系统需要对每一型授权用户配备一个专门的接收机,成本较大且适用性不高。能量检测不需要已知先验信息,但其门限的确定受噪声的影响较大,在信道条件恶劣的情况下性能较差。通过对比分析,本论文选择采用循环平稳特征,作为主用户频谱感知的检测特征。这是因为该特征能够发掘非平稳随机信号的循环平稳属性,具有较强的抗干扰能力。此外其所对应的检测算法是一种盲检测算法,不需要知道待检信号的先验信息,使得该算法适用于绝大多数应用场景。目前无线通信系统采用的调制信号几乎都具有循环平稳特性,所以该检测方式能适用于几乎所有信号的检测,在频谱感知中具有广泛的适用性。本论文在深入研究循环平稳特征提取与检测理论的基础上,为了解决海上多径衰落信道下主用户频谱检测的精度问题,提出了一种基于多天线循环平稳特征检测的海上认知无线电频谱感知算法。该算法充分利用了多天线具有较好的抗信道衰落性能的特点,并针对当前多天线合并算法并没有考虑到相关衰落影响,提出了一种基于最优权重相关值的最大比合并算法,使其更加适应海上无线传输信道的环境。在对多天线信号进行合并后,循环平稳检测算法进行授权频谱的感知。通过仿真对比验证,本论文所提方案,在多径衰落信道卞,对能量较弱的主用户也可实现较为精确的感知。在理论研究的基础上,本课题还进行了实践验证,利用FPGA平台对前述理论算法进行了完整的工程设计实现,并对设计的结果利用仿真波形图进行了功能的时序验证。从而完成了理论研究到工程实践的转化。