通过电磁波实现对障碍物例如墙、门以及不透明材料的穿透探测已经成为一种有力的工具,在军事和民用等领域具有广泛的应用前景。穿墙雷达成像目前已被广泛应用于室内的监视以及侦察任务中,其中可以利用穿墙雷达成像来实现反恐任务中对人质进行探测以及定位；还可以应用于自然灾害中对生还者的搜寻、营救工作中,例如地震以及雪崩等。穿墙雷达成像算法需要解决的关键问题为：1)非线性性；2)病态性；3)墙体作用的影响；4)实时性。本文基于时域有限差分(Finite Difference Time Domain FDTD)仿真模拟穿墙场景,针对这四个关键问题,进行了较为系统的研究,取得的研究成果如下：1.研究了超宽带(Ultra-Wideband UWB)信号的穿墙特性,验证了UWB信号穿透墙体的过程中经历了时间的延迟,信号的衰减以及波形的失真,讨论了发射信号频率,墙体材料,墙体厚度以及目标信息对接收信号的影响。2.提出了一种基于支持向量机(Support Vector Machine SVM)的实时方法来处理穿墙成像问题,所提方法避免了计算墙体的作用,且成功地解决了穿墙成像问题中存在的非线性和病态性。穿墙成像问题可以重建为寻找、建立目标散射信号与目标信息之间的映射关系,因此,该问题的非线性以及由墙体所造成的传播效应便包含在此映射关系中,而这个映射关系可以通过SVM训练得到；支持向量机中的超参数具有正则化的作用；一旦训练过程完成,预测阶段只需几秒的时间。仿真结果证实该方法是可行的,有效的,且具有鲁棒性。3.提出了一种基于相关向量机(Relevance Vector Machine RVM)的实时方法来解决穿墙成像问题,所提方法避免了计算墙体的作用,且能同时解决穿墙成像问题中存在的非线性和病态性。非线性性包含在目标散射信号与目标信息的关系中,而此关系可以通过RVM训练得到；因为RVM输出的是一个概率性的结果,因此,反演过程中的病态性就自然地考虑到了,而不要再使用其他正则化方法；一旦训练完成,预测阶段只需几秒时间。仿真结果显示基于RVM的穿墙成像算法在正确性、收敛性、鲁棒性以及泛化性上与基于SVM的穿墙成像算法是相当的,但是在稀疏性上,前者的方法要优于后者。4.电磁波在穿墙传播时发生折射、速度的改变以及信号的衰减,这些影响将导致像的散焦、偏移,甚至可能产生虚像,因此成像算法中必须考虑墙体作用。本文运用迭代方法修正了后向投影算法中的时间因子,通过FDTD建模产生精确的穿墙雷达数据,然后利用后向投影算法对模拟得到的雷达数据进行成像。结果验证应用此方法有效地抑制了像的偏移,因此,超宽带穿墙雷达能准确探测和定位二维房间内的物体。