天波超视距雷达(SOTHR)工作在3～30MHz的高频(HF)波段，利用电离层反射HF信号的特点而进行超视距目标探测。SOTHR在探测低空和超低空突防目标、反辐射导弹及隐身飞机等方面具有天然的优势，可提供较大范围的早期预警，预警时间远远超过一般微波雷达。从而使得SOTHR在远程警戒、早期预警、缉毒走私、海洋遥感等领域得到应用与研究。但SOTHR工作的电磁环境较为复杂，电离层传输媒质亦不是十分稳定，因此SOTHR面临许多挑战，例如海杂波抑制、短波通信干扰抑制、流星余迹干扰抑制和电离层相位污染校正等。论文围绕上述问题展开了深入研究，主要研究工作和成果如下:　　1)海杂波能量较强，在低频处形成较高的谱峰和抬高噪声基底，影响SOTHR对低速舰船目标的检测。为了提高SOTHR目标检测性能，分别提出了低海情和高海情条件下的海杂波抑制算法。两种算法核心思想一致，即采用高阶奇异值分解(HOSVD)方法从数据张量的长、宽和高三个方面同时抑制海杂波，以降低海杂波抑制后的残余分量。两种算法的数据张量构造方法不同，低海情条件下利用海杂波在相邻方位单元和距离单元具有较强的相关性，将相邻方位单元和距离单元的回波数据组成三阶数据张量，而高海情条件下的海杂波抑制算法仅利用单一方位-距离单元回波数据组成三阶Hankel张量。采用实测数据验证了算法的有效性。　　2)针对短波通信干扰影响SOTHR目标检测的问题，提出了噪声体制SOTHR的解决方案。论文分析了短波通信干扰对线性调频(LFM)体制SOTHR和噪声调频(NFM)体制SOHTR的影响，分析结果表明NFM体制SOTHR在信号处理时可将短波通信干扰随机化，致使短波通信干扰能量无法积聚，从而具有较好地抗短波通信干扰性能。仿真验证了结论的正确性。　　3)流星余迹干扰会在频域上产生谱峰，抬高噪声基底，提高SOTHR的虚警率。针对上述问题，论文在研究流星余迹干扰信号模型的基础上，提出了三种流星余迹干扰抑制算法。算法的核心思想一致，即计算干扰时域回波数据的四个参数，组建干扰时域数据，将其从回波数据中剔除，得到干扰抑制后的时域回波数据。其中干扰参数的计算方法各异，每种方法的干扰参数计算精度亦不同，因此分析和比较了三种算法的干扰参数计算精度，给出了效果更佳的联合算法。实验表明，三种算法在计算干扰持续时间和减少干扰残余方面均优于现有算法。　　4)电离层相位污染引起Bragg峰展宽和噪声基底抬高，从而降低SOTHR目标检测性能。为了校正电离层相位污染，以提高SOTHR目标检测性能，提出了基于奇异值分解(SVD)的电离层相位污染校正算法和改进PGA的电离层相位污染校正算法。其中，前者在计算相位污染时采用SVD减弱高阶海杂波和噪声的影响，从而精确地计算瞬时污染相位;后者采用自适应门限搜寻和剔除Bragg峰信噪比(SNR)较低部分对应的回波数据段，利用压缩感知(CS)算法恢复该段数据，从而提高PGA解相位污染的能力，降低噪声基底。最后比较了这两种算法的电离层相位污染校正性能，结果表明前者的相位污染校正性能较优。