振动是自然界中最常见的现象之一,包含了振动物体的重要信息。相对于传统的振动测量方法,雷达测振具有成本低、精度高、安装要求低等优势,因此对于雷达振动测量方法的研究是十分有意义的。在很多工程结构和地理结构的振动测量领域,振动幅度往往都比较小、振动频率也比较低,这种振动的雷达测量方法就是本文针对的研究对象。本文的研究主要包括三个部分——雷达微弱振动的测量原理的研究、实孔径雷达微弱振动参数测量方法的研究和MIMO雷达图像域微弱振动测量方法的研究。具体的研究内容和研究成果如下所示:1.雷达微弱振动的测量原理针对微弱振动的测量,本文对雷达测振的物理模型和回波信号模型进行了详细分析。从中可以发现,微弱振动虽然不能直接通过距离向聚焦的结果测量,但是可以通过对距离信息更加敏感的相位部分进行测量。回波信号经过距离向聚焦后,其相位变化序列包含了所有振动信息,因此雷达微弱振动测量方法的核心就是从相位中提取出所有的振动参数。另外,这一部分也对雷达振动测量的克拉美罗界进行了分析,分别给出了振动幅度估计和振动频率估计的克拉美罗下界。2.实孔径雷达微弱振动参数测量方法实孔径雷达微弱振动参数测量主要分为两个部分——振动频率的测量和振动幅度的测量。通过蒙特卡洛分析两个部分的不同算法的性能,可以得到振动参数估计方法的选择策略:当信噪比小的时候,利用复信号进行振动参数估计的性能更好;当信噪比大的时候,利用相位进行振动参数估计的性能更好。另外,本文还提出了一种改进的多谐波对拟合振动幅度估计方法,相较于其他几种利用复信号频谱谐波估计振动幅度的方法有着更好的鲁棒性,更能适应信噪比的变化。无论信噪比是高是低,其估计性能相较于其他几种方法都能维持在比较良好的状态。3.MIMO雷达图像域微弱振动测量方法常用的实孔径雷达不能获得振动物体的二维位置,也不能同时获得整个监测场景的振动分布情况。为了解决这个问题,本文提出了MIMO雷达图像域微弱振动测量方法,利用MIMO雷达快速获取成像数据的能力,通过对连续的成像结果的处理实现了同时对整个监测区域的振动测量。其中,最重要的两个步骤是振动检测和振动参数估计。在振动检测部分,本文提出了一种基于振动相似度的振动检测方法,振动相似度是本文提出的一种表征被检测信号与理想振动信号的相似程度的量化指标。在振动参数估计部分,本文选择了MUSIC-LSE的估计方法对振动频率和振动幅度进行了估计。该方法的有效性,通过仿真、振动标定仪试验、振动汽车试验、高铁桥试验进行了验证。