随着航空航天活动的日益频繁,空间目标探测与识别的重要性日益凸显。微动在空间目标探测领域广泛存在,如卫星帆板振动、雷达天线转动等。传统的微波频段单通道雷达只能获取径向上的微动特征,不仅频段较低,微动参数提取精度不够高,而且无法获取微动目标在三维空间中的完整微动信息。因此,本文利用太赫兹多通道雷达,对空间振动目标和旋转目标的三维微动特征提取开展了具体研究。针对空间振动目标,提出了基于相位测距法的三维微动特征提取方法。首先构建了运动模型,分析了回波特性,建立合理的三维坐标系后,利用相位测距法获取振动目标到各个接收端的径向距离,随后通过特定的几何关系求解振动目标的三维微动参数,重构出振动目标的运动轨迹。设计了仿真实验,证明所提方法正确性的同时,还分析了在不同信噪比下三维微动参数估计的精度。搭建了实验系统,从回波数据中提取了振动角反的三维微动参数,实验结果证实了所提方法的有效性。针对空间旋转目标,提出了基于干涉法与时频分析相结合的三维微动特征提取方法,所提方法可有效避免相位噪声对相位解缠的影响。首先进行了回波建模分析,利用干涉的思想获取相邻接收通道的干涉回波数据,然后通过时频分析的方法获得相邻通道到旋转目标的距离差信息,再经过远场条件下的几何近似获取对应干涉维度的微动信息分量,第三维微动信息可近似为径向上的距离信息,最后重构出旋转目标的三维运动轨迹,并详细推导了旋转目标三维微动参数的计算过程。设计了仿真实验并进行了实验验证,实验结果证实了所提方法的正确性和有效性,同时弥补了干涉法的实验验证空缺。