自上世纪70年代起,高频地波雷达作为一种新型的海洋无线电遥感技术得到了飞速的发展。雷达发射的电磁波与粗糙海面发生相互作用,产生的一阶散射和二阶散射会在雷达的海面回波谱上产生不同幅度的尖峰,通过Barrick建立的回波散射截面方程来分析海面回波谱可反演得到风、浪、流等海洋动力学参数。高频地波雷达海洋环境监测以其较远的探测距离、能够实时监测、不易受恶劣气候所影响等优点,逐渐成为海态遥感的一个重要手段。在高频地波雷达海洋环境监测技术中,流场的反演技术已经成熟并投入工程应用,风、浪场的反演技术仍处于研究阶段。本文在某国防项目的支持下开展高频地波雷达海态参数反演方法研究,对风、浪、流三场的反演算法进行研究,最终整合出一套适用于高频地波雷达的反演算法。本文首先阐述了高频地波雷达进行海态反演的理论基础,特别是高频电磁波与粗糙海面的散射机理,实现高频地波雷达海面回波谱的仿真模拟,并系统分析了回波谱与海洋动力学参数之间的联系,指出进行参数反演时的基本条件。随后,本文针对风、浪、流三场的反演算法展开了研究。在浪场方面,本文系统分析了几种国际上常用的海浪谱和浪高反演算法,给出了算法的仿真结果及特性分析,最后根据实测数据的特性,综合算法的适用范围和优缺点,确定了一套修正后的反演精度较高的浪场反演算法,获得较好的实测数据分析结果。在风场方面,风向提取的核心问题是消除风向模糊性,本文对比分析了几种消除风向模糊的算法,最后采用改进的多波束最小二乘法来反演风向,取得较好的反演结果;风速反演分析了几种国际上发展比较成熟的算法,综合算法性能及精度等信息确定一种算法进行实测数据分析,取得了较好的结果。在流场方面,分析了海流径向流速的提取原理,提出了一种新的一阶海杂波提取方法,该方法利用最小二乘逼近法求得高频地波雷达回波多普勒谱的逼近函数,对Bragg峰附近的谱进行了平滑处理,降低了由相参积累时间过高带来的频谱分裂和高频噪声等干扰的影响并有效解决了一阶海杂波检测中Bragg峰位置识别不准确的问题,直接改善了海流径向流速提取和风向反演的精度。最后给出径向流速的实测数据分析结果,效果较好。