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利用电磁波对非透明障碍物后的目标进行穿透探测目前已成为一种有效、实用的方法,该探测方法在军用和民用等领域已经得到广泛应用。穿墙雷达(Through-Wall Radar,TWR)现已广泛使用于室内探测任务中,可以用来探测墙壁后隐藏敌人以及对其定位;还可以探测灾害中生还者的呼吸、心跳从而进行搜寻、营救工作。实现准确的穿墙探测,除了要设计出可靠的雷达系统,还要解决穿墙探测中面临的关键问题:非线性性;病态性;实时性;墙体效应。本文利用FDTD模拟电磁波穿墙传播特性,对穿墙探测中的四个关键问题进行研究,研究成果如下:1、研究了超宽带(Ultra-Wideband,UWB)信号的穿墙传播特性,验证了电磁波在穿透墙体的过程中经历了时间延迟,信号衰减以及波形失真。2、利用压缩感知(Compressive Sensing,CS)提取墙后目标的高分辨率距离像(High Resolution Range Profile,HRRP)特征。重建算法是CS理论实现的难点,本文分别利用正交匹配追踪(Orthogonal Matching Tracking,OMP)算法、贝叶斯压缩感知(Bayesian Compressed Sensing,BCS)算法以及多任务贝叶斯压缩感知(Multi-Task Bayesian Compressed Sensing,MTBCS)算法提取墙后目标HRRP特征。仿真结果表明OMP算法提取的目标HRRP中所含杂波最少。其次,本文研究了墙体信息和目标信息对目标HRRP特征提取的影响。仿真结果表明可以利用目标HRRP对目标位置、大小进行反演。3、基于支持向量机(Support Vector Machine,SVM)的实时方法实现了穿墙定位问题,该方法不需要估算墙体的作用,同时穿墙问题中的非线性和病态性亦能得到解决。由于穿墙定位问题可转化为建立目标HRRP与目标信息之间的映射关系,从而,穿墙问题中的非线性以及穿墙传播效应(时间延迟,信号衰减以及波形失真)便包含在此映射关系中,同时SVM中的超参数正则化可以解决穿墙问题中病态性。仿真结果表明该方法是有效的,且具有鲁棒性。4、墙体回波抑制是穿墙定位必须解决的关键问题,其中目标静止情况下墙体回波抑制尤为困难。基于子空间投影的奇异值分解(Singular Value Decomposition,SVD)方法可以有效地剔除墙体回波,但是难以提取出弱目标对应的子空间特征。相比之下,基于统计独立和非高斯性的独立分量分析(Independent Component Analysis,ICA)方法可以更好地提取代表弱目标信号的独立分量。结合SVD方法与ICA方法,本文提出一种墙体回波抑制方法。仿真结果表明,对于表面光滑或粗糙均匀媒质墙体,本文提出的方法能够有效地抑制墙体回波。