天波超视距雷达(OTHR)是一种利用电离层后向返回散射传播机理对地平线以下远距离目标实现探测的远程警戒雷达，具有能提供早期预警、覆盖面积广、反隐身等特点。利用高频电磁波与海浪各次谐波所产生的Bragg效应，超视距雷达被广泛应用于海态的遥感工作，而航船目标的检测则通过提高信号和海面回波谱的比值(即信杂比)。 第一章介绍了本文的研究背景、OTHR的特点以及国内外研究现状；并对本文所作的工作作一个简单的介绍。 第二章根据Barrick导出的一阶和二阶高频雷达海洋回波截面方程，以二阶雷达截面方程为基础，利用等频线方程，在极坐标条件下模拟出窄波束高频(HF)雷达的海面回波谱，并对模拟结果进行了仔细分析对比。 第三章通过数值模拟的窄波束高频(HF)雷达的海面回波多普勒谱，反演了海面风场、浪高谱等海态参数，并详细介绍了反演的方法、步骤，给出了模拟结果。 第四章首先介绍了雷达信号处理的通用方法，然后分析、研究了几种海上航船目标的检测方法，取得了一些有价值的结论。 第五章提出了几种改善的电离层污染的校正方法。这些方法有，估计电离层的缓变相位失真的最大熵谱估计法、特征向量法和基于时频分析的谱估计法。实测数据证实了电离层的相位污染和多径效应。