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为改善雷达低信噪比时的探测性能，提高角度估计精度，并为雷达天线进一步小型化提供理论依据，本文将高阶累积量引入高频地波雷达信号处理，具体研究四阶MUSIC算法在海流探测和目标方向确定中的应用。 文中介绍了高阶累积量的特性，给出阵列信号模型和四阶MUSIC算法的处理过程。分析了四阶MUSIC算法抑制色噪声的能力；探讨了基于高阶累积量的阵列信号处理方法实现虚拟阵列拓展原理和可能性：比较了二阶MUSIC算法与四阶MUSIC算法对阵列误差的鲁棒性。研究了不同海洋表面参数下，信噪比和阵列扰动对海流信息提取的影响。针对高频地波雷达小快拍数造成信号源数不易估计的问题，本文提出了利用四阶MUSIC谱结构的特点，采用试探法确定信号源数，并估计信号源位置的方法。应用此方法对高频地波雷达OSMAR2000海流探测以及目标探测的现场数据进行处理，并与二阶MUSIC算法的结果进行了对比。结果表明：基于四阶累积量的算法能够实现高频地波雷达相控阵天线口径的扩展；四阶MUSIC算法能够提高雷达的探测精度，降低雷达阵列信号处理的信噪比要求，增加了雷达的探测距离。