高频无线电波在海面传播,与正弦形海浪作用引起反射,当二者只发生一次作用时,称反射回波为一阶海浪回波,在多普勒速度谱中产生两个尖峰-一阶Bragg峰.在实际情况下,很多船目标的多普勒频率与Bragg峰的十分接近,即在多普勒频谱上混叠在一起,给检测、估计目标带来了困难.该论文的目的是在分析高频地波雷达海浪回波一阶谱混沌特性的基础上,重点研究一阶谱Bragg峰附近信号的检测和估计问题.该文首先介绍了混沌特征检验的各种方法,重点讨论仿真一阶谱和实测海杂波数据中提取的一阶谱的混沌特性,分析用混沌理论解决一阶谱背景下信号检测问题的可行性,为以后寻找一阶谱背景下信号检测方法提供参考.经仿真和实测数据的处理发现,高频地波雷达海浪回波的一阶谱具有1.5~1.9左右的关联维数,最大Lyapunov指数接近于0,具备长期可预测性,并具有明显的线性特性.因而认为高频地波雷达海浪回波的一阶谱没有表现出明显的混沌特性.为解决在一阶Bragg峰背景下船目标的检测,该文提出多普勒频谱的Morlet小波分析方法.通过相应参数的调整,Morlet小波具有在频域的变分辨率特性,可以实现对信号在指定分辨率下的频谱估计,从而更加准确的检测目标并估计其频率.不论是在对仿真数据,还是对实测海浪回波数据的处理中,Morlet小波方法都能对满足一定信噪比的信号的频率做出较为精确的估计,误差不超过1﹪.最后,该文从分形理论角度出发,阐述分形维数法检测信号的原理,并从仿真数据、实测数据两个方面分别运用分形维数方法研究信号检测问题.计算结果表明,一阶海浪回波的短时网格分形维数通常在2.7左右,存在信号时,分形维数会增大.在频谱上,当信号的幅值不小于Bragg峰时,分形维数会超过一阶谱分形维数的3﹪~5﹪这一门限,从而可实现目标检测.一般来说,该方法不但能够检测满足一定信噪比的信号,还能大致确定信号存在的时间段,不失为一种有效的信号检测工具.