雷达是被广泛应用于对飞机、舰船、车辆和自然环境等反射体进行检测、定位的电磁系统,其向空间发射了电磁波并且能接收到由目标反射的回波信号,经过比较回波信号和发射信号的差别判定目标存在与否,同时得到目标的距离、速度等相关信息。而高频超视距雷达更是能对视距之外的机动目标进行有效检测,因此有关高频超视距雷达的信号处理的相关问题的研究受到国内外研究学者的广泛关注。本文首先研究机动目标的运动模型,基于对机动目标运动状态的分析来对其建模,然后归纳总结出机动目标频谱展宽的因素,为后续仿真分析提供必要的机动目标模型。其次,本文对两种经典的时频分析方法做了简要的介绍,并进行分析比较,引入了基于S-Method的机动飞行目标信号处理算法。通过对这三种时频分析方法的比较,基于S-Method的信号处理算法具有明显优势。高频雷达一般工作在海杂波的环境中,海杂波对高频雷达的信号处理算法有一定的影响。本文在简述海杂波对信号处理算法影响的基础上,引入四种海杂波抑制滤波器来减小海杂波的影响,同时,我们设计了一种基于包络拟合的陷波滤波器。仿真分析结果证明本文设计的基于包络拟合的陷波滤波器能够更好地改善基于S-Method信号处理算法的结果。其次,本文介绍了两种运动补偿算法——高阶模糊函数和自适应调频小波变换法,并对其进行仿真分析比较,两种算法均能使重构目标信号的信噪比提高,能量得到有效地积累。最后,结合杂波抑制预处理算法和运动补偿算法,基于S-Method的信号处理算法能对多机动飞行目标进行有效的特征分解,并能提取准确的运动参数。本文对常规目标与机动目标、两个机动目标和匀速转弯目标的情况作以仿真分析,验证了算法的有效性。