在大规模城区巷战、反恐斗争和人质救援行动中，通常需要对可疑目标隐藏的建筑、掩体和废墟等进行外部的非入侵式的探测，以实现对探测区域内隐蔽目标的定位、跟踪和危险等级评定，从而可以提高作战人员态势感知的能力。本文研究的UWB-TWDR是满足上述需求的一种新型装备。 本文分析了电磁波对非金属介质墙壁的穿透现象，给出了墙壁作为层状介质模型对电磁波传播衰减量的计算公式，并基于此提出了利用低频雷达实现穿墙探测的方案。研究了面向应用的雷达参数选择方法，设计了适用于运动目标定位和跟踪的超宽带冲激体制的穿墙探测雷达系统。建立了基于此类系统的运动目标回波信号模型，并给出了UWB-TWDR在定位过程中折射偏移误差的计算方法。研究了运动目标回波信号的相关性，在此基础上提出了基于相干叠加原理的运动目标能量检测算法。同时根据三圆交汇定位原理，提出了UWB-TWDR利用单发两收天线组实现对运动目标定位和跟踪的二圆交汇定位算法。 UWB-TWDR与调频广播、电视和通信系统等有着频谱共用的电磁兼容性问题，将受到多种RFI的影响，其中随机性RFI对目标的图像产生较大的模糊。针对UWB-TWDR随机性RFI抑制问题，本文提出了基于MSE准则的抑制算法和基于小波域的空间选通算法，并分析了上述各种算法的性能。 最后，通过具体的穿透实测实验验证了上述思想和算法，其中穿透的介质为木板门、普通砖块混凝土墙壁和加固的混凝土墙壁。