地基引力波天文台LIGO（Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory）成功探测到恒星级质量双黑洞并合产生的高频引力波事件GW150914,标志着引力波成为研究宇宙的一种新手段,开启了引力波天文学的新时代。受地面震动噪声和引力梯度噪声的限制,m Hz频段引力波的探测需要在空间中进行。在空间引力波探测的低频波段内蕴藏着丰富的波源,包括银河系白矮星双星、恒星级质量黑洞双星、极端质量比旋近系统、大质量双黑洞以及宇宙中其他可能的源。空间引力波探测器的臂长在探测过程中不相等,导致激光频率噪声比引力波信号的强度高出7-8个数量级。为了消除不等臂长带来的激光频率噪声,时间延迟干涉（Time Delay Interferometry,简称TDI）方法通过构造虚拟的等臂长干涉仪测量的数据组合,将激光频率噪声压制到与次级噪声相当或更低的水平。TDI处理之后的数据被称为科学数据。天琴是中国提出的空间引力波探测计划,它由三个地心轨道飞行器组成一个等边三角形编队。大质量双黑洞（Massive Black Hole Binary,MBHB）作为空间引力波最有可能探测到的波源之一,对其进行科学数据处理可以为未来利用大质量黑洞开展引力波天文学研究奠定基础。本文将围绕天琴MBHB引力波数据处理展开讨论。第二章给出天琴探测器近似轨道的解析表达式、引力波响应函数及灵敏度曲线。基于天琴独特的地心轨道编队,我们仅考虑太阳和地球的引力作用,探测器质心和飞行器分别绕太阳和地球做开普勒轨道运动,并计算出三个飞行器近似轨道的解析表达式。基于轨道计算出探测器对引力波的响应函数,我们可以模拟任意引力波波源的探测器信号,为天琴的数据处理打下坚实基础。天琴的灵敏频段为10-4-10~0Hz,臂长比LISA短,较LISA显示出高频优势,利用这一特性可以丰富天琴科学目标的研究。第三章基于TDI消除激光频率噪声的原理,我们给出天琴静态构型和动态构型两种情况下各TDI组合的灵敏度曲线。本文的研究表明第一代TDI可以适用于天琴解析轨道的要求是飞行器轨道椭率e1<0.001,为天琴高稳定度轨道选取提供参考。同时,主成分分析（Principal Component Analysis,简称PCA）方法通过组合噪声协方差矩阵对应的与激光频率噪声无关的本征矢量也可以消除激光频率噪声。我们研究了不同探测器构型下噪声协方差矩阵的变化,并基于第二代TDI证明了两种方法的等价性。第四章我们完成了基于天琴的大质量双黑洞引力波科学数据的模拟,利用基于F-statistic方法和粒子群优化算法构建数据处理程序,并完成算法验证。第五章结合LISA开展了空间探测器联合的引力波数据处理。通过模拟具有不同噪声实现的引力波数据并进行数据处理,结果表明空间联合探测能够给出精确的参数估计值。大质量双黑洞的模拟结果表明,大质量双黑洞对LISA信噪比为277,天琴的信噪比大于100时,使得联合探测对源的空间定位小于1 deg~2,比单个LISA探测提升3个数量级。当联合探测中天琴的信噪比只有3.9,LISA信噪比为37时,也可提高源的空间定位精度,联合探测的空间定位较单个LISA探测缩小至少2倍,降至353 deg~2。这意味着不能被单个探测器探测到的源也可为联合探测的空间定位做出贡献。