多径效应导致雷达回波信噪比衰减,通过分离、抑制多径信号,可以改善多径信号造成的性能下降问题。考虑多径信号中同样包含了目标的部分信息,若能提取并合理利用多径信息,则可以进一步提高雷达性能。时间反演(Time Reversal,TR)通过利用多径信号实现了能量的自适应空时聚焦,提高了回波信噪比,这一特性为解决多径环境下的目标检测问题提供一种新方法。论文围绕多径环境的目标检测及参数估计展开研究,建立了多径环境的目标距离、角度、速度及功率模型,结合多径利用的时间反演算法,研究了时间反演的目标检测、距离及角度估计方法,并提出了多散射点的距离、角度配对方法。论文主要内容包括:1.针对海面目标,建立了多径环境的几何关系、电磁反射、信号检测及阵列回波模型,并以此为基础,提出了时间反演的单元平均恒虚警检测算法。雷达接收到回波后,将回波能量归一化并时间反演得到时反信号,再将时反信号重新发射到空间环境,接收时反回波并进行恒虚警目标检测。时反信号经各路径到达目标并在目标处实现能量积累,从而提高了回波信噪比,改善了雷达检测性能。2.针对多径衰落导致信噪比衰减、目标测距精度下降的问题,结合时间反演,提出了时间反演的目标距离估计方法。类似时间反演的检测方法,将回波时间反演重发并接收,通过利用多径能量提升回波信噪比,并对时反回波通过匹配滤波估计目标距离。和现有方法相比,时间反演的匹配滤波方法可以获得更小的测距均方根误差,具有更高的精度。最后,针对多散射点目标,利用多径的几何关系,提出了多径目标的距离配对方法,将所测距离值与各散射点路径一一配对,实现了对多散射点目标的高精度距离估计。3.针对多径衰落导致信噪比衰减、目标测角精度下降的问题,结合时间反演,提出了时间反演的目标角度估计方法。阵列天线将回波信号时间反演重发并接收,直达信号和多径信号将自适应地实现能量积累,从而提高了回波信噪比。考虑多径与直达信号的相关性,对时反回波进行修正空间平滑(Modified Spatial Smoothing,MSS)解相干,再通过MUSIC(Multiple Signal Classification)谱估计即可估计出目标角度。从时域角度推导了时间反演的信号传播过程,分析了时间反演的物理意义。相比传统方法,时间反演的DOA(Direction Of Arrival)估计方法可以得到更小的角度估计误差,精度更高。最后,针对多散射点目标,利用直达波与多径波的角度关系,提出了多径目标的角度配对方法,将所测角度与各散射点路径一一配对,实现了对多散射点目标的高精度角度估计。