探地雷达是一种利用高频电磁波进行地下探测的电子装置。相对于其它地下探测装置,探地雷达具有无损性、高分辨率、操作简单、探测速度快等优点。近年来探地雷达技术引起了国内外的极大关注,已有很多研究机构对探地雷达技术做了大量的研究,取得了很多成果,但由于地质结构的复杂性,大量电磁噪声干扰的存在,以及数据处理方法的复杂性,探地雷达技术到目前为止仍存在大量课题需要进行深入研究。为了为钢筋混凝土环境探地雷达系统设计提供设计原则,本文对探地雷达的体制进行研究,并在偏移成像、波速估计、钢筋半径估计等数据处理方法上进行研究。　　 本研究首先介绍了FDTD(时域有限差分方法)的基本原理,基于FDTD编写了探地雷达系统正演模拟软件,通过实例演示了探地雷达正演模拟的过程。然后对探地雷达的各种体制进行了比较分析,特别针对超宽带体制和线性调频体制进行了深入研究。通过对探地雷达的正演模拟分析,本文提出了一种用于脉冲体制探地雷达的频域双峰脉冲,能在钢筋混凝土环境取得比高斯脉冲更好的探测效果；利用FDTD对线性调频脉冲探地雷达进行了正演模拟,并分析了各个设计参数对探测性能的影响。接下来简单介绍了探地雷达偏移成像方法,给出了几种不同偏移方法的偏移结果。为取得良好的偏移效果,必须要有准确的速度模型,本文对探地雷达的波速估计进行了深入研究。首先介绍了传统的以及近年来提出的一些波速估计方法,在这些方法的基础上提出了几种新的波速估计方法,以适应多层媒质、有耗媒质的波速估计问题,并提高探地雷达波速估计的准确性。对于钢筋混凝土的探测问题,一个重要的探测目标是准确的确定钢筋的位置及大小,准确估计钢筋半径是钢筋混凝土环境探测的一个难点。传统的钢筋半径估计方法存在两个问题,一是准确性不够高,二是必须与波速估计分开进行。提出了一种基于最优化方法的钢筋半径估计方法,能以较高的精度进行半径估计,并能同时估计钢筋半径与电磁波速。最后总结了全文的工作,对探地雷达系统设计的后续工作进行了探讨。