本文主要研究高分辨海杂波背景下的若干目标检测技术。海杂波中的目标检测一直是重要的研究课题，也是雷达信号处理中最复杂的问题之一，在军事、民用领域均有广阔的应用前景。高距离分辨海杂波表现出空时非平稳特性和非高斯特性，这些特性严重影响了海面上空的空中目标和海面漂浮目标的检测。基于实测IPIX雷达采集的海杂波数据，研究了海面上空的低空目标和海表面的漂浮目标的检测算法。针对目前广泛应用在海杂波背景下的自适应归一化匹配滤波检测器，分析了该检测器的内在矛盾，并提出了多种解决方案缓解这一矛盾，主要包括使用距离过采样样本、杂波抑制算法、块自适应归一化匹配滤波检测器和子带自适应归一化匹配滤波检测器，这些算法均建立在加性模型的基础上，适用于检测海面上空的低空目标。最后，为了更好地检测海面漂浮小目标，提出了非加性模型下的三特征检测算法。本文的主要研究成果可概括为以下五部分：第一部分，介绍了海杂波的模型，明确了海杂波的空间均匀性，描述了相干检测算法的发展历程，指出了长的积累时间与有限的参考样本数量之间的矛盾是自适应归一化匹配滤波检测器的内在矛盾，最后，介绍了IPIX雷达采集的实测数据，为后续的研究奠定基础。第二部分，研究了自适应归一化匹配滤波检测器在距离过采样背景下的性能增益。自适应归一化匹配滤波检测器的检测性能与估计的协方差矩阵密切相关。样本协方差矩阵估计器作为一种最常见的协方差估计算法，已经在独立同分布的高斯参考样本下有了彻底研究，但是在距离过采样的样本情况下却没有被研究。现役雷达系统的接收机采用距离过采样技术，参考样本在空间上是相关的。我们参考气象和海洋雷达中的距离过采样模型，建立了距离过采样杂波向量的空间相关模型，分析了样本协方差矩阵估计器的误差，得出了过采样增益。过采样增益是与过采样因子和雷达接收机带宽密切相关的。过采样增益评价自适应归一化匹配滤波检测器的性能改善。实测的雷达数据实验结果显示，距离过采样技术使得自适应归一化匹配滤波检测器的性能有了显著的改善。第三部分，研究了高分辨海杂波背景下的杂波抑制算法和目标检测算法。该内容分为两部分：杂波抑制和目标检测。在杂波抑制部分，利用邻近的距离单元和邻近的时间区间里的时间序列计算功率谱，提出了一个基于中值的估计器来估计高分辨海杂波的功率谱，该估计器对少量异常变化的时间序列是稳健的。基于估计的功率谱，设计了一个块自适应杂波抑制滤波器来抑制积累前的杂波。在目标检测部分，由于滤波后的残余杂波服从球不变随机向量模型，将自适应归一化匹配滤波检测器延伸到残余杂波中，得到了残余杂波的自适应归一化匹配滤波检测器。紧接着，注意到高分辨海杂波和残余杂波的近似平稳时间远小于目标回波的相干处理时间，为了积累更多的脉冲，并且同时提高检测性能，我们又提出了一个具有启发式的块自适应归一化匹配滤波检测器。最后，在实测海杂波背景下，实验结果表明，当仿真目标不位于强杂波区时，自适应归一化匹配滤波检测器和块自适应归一化匹配滤波检测器在残余杂波环境下获得了更好的检测性能，鉴于此，提出了双通道检测机制。第四部分，研究了高分辨海杂波背景下子带自适应归一化匹配滤波检测器。高距离分辨海杂波的空时非平稳特性限制了自适应归一化匹配滤波检测器的检测性能，具体表现在：杂波的空间非平稳性限制了可获得的参考空间样本数，杂波的时间非平稳性限制了积累时间。为了解除这个限制，提出了子带自适应归一化匹配滤波检测器，它包括一个DFT调制滤波器组和紧跟其后的一系列自适应归一化匹配滤波检测器。滤波器组的功能是将接收的时间序列低速率地分解成子带时间序列，它具有如下的优点：子带分解抑制通带外的杂波和改善杂波的短期平稳性。由于子带杂波具有更好的短期平稳性和更低的速率，子带自适应归一化匹配滤波检测器比自适应归一化匹配滤波检测器拥有更长的积累时间。实测的杂波数据实验结果显示子带自适应归一化匹配滤波检测器优于自适应归一化匹配滤波检测器。第五部分，研究了海面漂浮小目标的特征检测算法。海面目标改变了周围海面的散射几何结构，高分辨雷达的散射回波不再满足传统的加性模型，而是满足非加性模型。基于这个非加性模型，我们将目标检测问题转化为一种特殊的只含有一类的分类问题：纯杂波模式。提取平均功率、多普勒偏移以及多普勒带宽组成一个三维的特征向量，在三维特征空间里设计三特征检测算法。利用提出的凸包训练算法训练纯杂波模式下三维空间的检测区域，该检测区域由具有多面体结构的凸包构成，它存在快速的设计算法。利用IPIX雷达数据的实验结果表明在检测海面漂浮小目标时，三特征检测算法比已有的检测算法具有更优越的性能。