随着地下管线探测、考古和未爆弹排查等应用需求的增加，浅层地下目标探测越来越引起人们的关注。时间域电磁法因其高效、适应环境能力强、获取目标信息丰富等特点，被广泛地应用于浅层地下目标探测领域。但是目标识别能力的不足严重阻碍了该领域的发展。因此时间域电磁系统的研制与目标识别方法的研究意义重大。　　在中国科学院科技创新项目的支持下，本文开展了应用于浅层地下目标探测的时间域电磁系统研制和目标识别方法的研究工作。探究了发射电路、接收电路及收发线圈参数与系统探测能力之间的关系，整合提出了系统的设计方案;完成了系统样机的初步集成和实验测试。提出了一种目标识别方法，包括目标的等效模型，模型参数的反演方法和目标参数的综合方法;基于研制的时间域电磁系统，完成了方法的实验验证。　　论文的主要工作和创新点如下:　　1)整合提出了应用于浅层地下目标探测的时间域电磁系统设计方案。研究了线圈物理参数与电性参数的对应关系，完成了收发线圈相对位置的设计;研究了发射电路参数与发射波形参数之间的对应关系;完成了接收线圈与前放电路的匹配设计。为时间域电磁系统的研制奠定了基础。　　2)完成了时间域电磁系统样机的集成与测试。包括发射电路、接收电路、控制电路的设计与测试;收发线圈的设计与绕制;控制电路的硬件程序和上位机的软件程序设计。将系统样机集成到手推车上;分别在室内和野外完成实验，验证了系统的性能。　　3)整合提出了一种目标识别方法。首先针对一般形状的地下目标，提出使用同心三轴磁偶极子等效模型;然后提出针对此模型的具体反演步骤，反演出磁偶极子的参数;并首次提出了描述目标尺寸、材料及轴比等的综合表达式，根据反演出的磁偶极子参数综合出目标的特征，实现了目标特征的量化表达，为目标识别提供了精确实用的判据，具有适用性强、计算量小的优点。　　4)完成了目标识别方法的实验验证。基于研制的时间域电磁探测系统，完成对不同材料及形状的目标的多角度观测;根据实测结果反演出等效磁偶极子的参数，然后根据反演出的参数综合出目标的物理特征。