高频地波雷达（High Frequency Surface Wave Radar,HFSWR）具有超视距探测、大范围覆盖、实时性监测等特点,其在打击走私贩毒、违法捕鱼、非法移民以及监管专属经济区（Exclusive Economic Zone,EEZ）内的资源等方面具有应用价值。HFSWR的回波包含目标、海杂波、地杂波、噪声等多种成分,其中的杂波与噪声等干扰成分会影响雷达的目标检测性能,而双频雷达在目标融合探测、抗噪声干扰以及提取被海杂波淹没的目标应中存在优势。此外,距离-多普勒（Range-Doppler,RD）谱中的目标会同时在距离维度与速度维度扩展,当用诸如恒虚警（Constant False Alarm Rate,CFAR）等目标检测算法提取目标点迹时,结果中会出现冗余点迹。针对上述问题,本文对HFSWR信号处理的全过程进行建模与仿真。基于仿真数据设计了两种信号处理方法,一种用于将双频HFSWR的RD谱数据融合以提高目标探测性能,另一种用于提取扩展目标的点迹信息。具体研究内容概括如下:1.对于HFSWR信号处理过程的建模与仿真问题,以调频连续波（Frequency Modulated Continuous Wave,FMCW）和调频断续波（Frequency Modulated Interrupted Continuous Wave,FMICW）作为HFSWR的发射波形并对包含目标、海杂波与噪声的阵列接收信号进行计算机模拟。经过混频、滤波与解调后,得到了阵列输入与输出端的仿真信号,为后续的信号处理算法的设计与研究提供了数据支撑。最后,结合实测与仿真数据进行了一致性分析。2.针对双频HFSWR的RD谱融合问题,分析了双频HFSWR的RD谱结构的异同,设计了用于调节RD谱分辨率的方法。最终,提出了一种基于互相关理论的双频RD谱融合方法,利用仿真数据验证了该法可以在抑制噪声与一阶海杂波的同时,提高目标回波信号的占比。3.针对RD谱中的目标会同时在距离维度与速度维度扩展的问题,设计了一种可以提取出HFSWR扩展目标核心位置的目标点迹聚类方法。首先,分析了目标在RD谱中的存在形式,分析了目标在距离与速度维度上的扩展原因。其次,为了压缩CFAR结果中的冗余信息,在k均值聚类的基础上利用阈值分割法自适应确定了聚类数k。同时也优化了k均值聚类的迭代处理步骤,提高了计算效率。最后,分别在仿真数据与实测数据上进行了实验,验证了方法的有效性。