雷达多目标跟踪（Multiple Target Tracking,MTT）,即在雷达监视区域内估计并维持多个目标的状态,是后续目标识别、态势预测等信息融合任务的先决条件,所以在雷达信号处理系统中占有十分重要的地位。海面背景下的目标跟踪,一直以来都面临着复杂海情所致的海杂波干扰、目标回波信号起伏等难题。此外,鉴于雷达分辨能力的提升,以及扫描模式下雷达波束重复照射目标,目标的回波不可避免地在距离维和方位维发生扩展。这些目标扩展一方面能够带来额外的信息,另一方面又会引发一些问题,直接催生了扩展目标跟踪这一分支。本文以充分利用目标扩展信息为出发点,研究目标的扩展建模和回波特征提取,并利用这些特征信息,设计海面扩展目标跟踪算法和针对弱小目标的自适应检测算法,以缓解海杂波干扰和海面目标起伏所致的错误关联及目标轨迹断裂等问题。论文的研究内容如下:1、研究了雷达扫描模式下的扩展目标建模以及回波特征提取,所提回波特征主要用作目标身份表征以区分目标与杂波。首先,基于随机有限集（Random Finite Set,RFS）贝叶斯递归滤波框架,扩展目标被建模为服从伽马-高斯-逆维希特（Gamma Gaussian Inverse Wishart,GGIW）分布的RFS,并经过估计得到其运动状态和扩展状态。然后,通过目标扩展状态结合雷达回波数据,提取能够有效表征目标的特征信息,包括目标量测率、扩展面积、幅度类特征以及时频特征。最后在雷达扫描数据集上验证了所提特征能有效区分目标与杂波。2、基于所提取的目标回波特征,研究了特征辅助的海面扩展目标跟踪算法,利用目标回波特征辅助进行数据关联和航迹管理,以改善目标航迹质量。首先,对每个目标维护一颗假设树,通过距离波门和特征波门排除大多数杂波干扰。然后,通过假设分支滑行和特征评分的方式,应对短时间的目标量测丢失问题。即使目标的量测连续丢失一段时间导致轨迹断裂,也可以通过目标特征的相似性,连接同一目标断裂的轨迹段。最后,通过对海雷达扫描模式的实测数据,对所提跟踪算法进行有效性验证,实验结果表明,结合所提回波特征的扩展目标跟踪能够有效改善海面目标的航迹质量。3、针对起伏的海面弱小目标,研究了特征辅助的自适应检测算法,以改善对弱小目标的检测率。首先,利用目标回波特征,初步分类出值得关注的海面弱小目标,并估计其所在的局部区域。然后,集中关注这些区域,并通过弱小目标各自的回波特征动态地调节相应关注区域的检测门限。最后,基于实测数据的实验表明,本文所提自适应检测算法能够在不显著提升计算耗时的条件下,有效提升海面弱小目标的检测率。