随着信息技术的快速发展,毫米波探测和识别技术在军用和民用领域发挥着重要的作用,尤其以军事背景中的金属目标探测应用最为广泛。红外和可见光探测技术易受天气和环境的影响,而使用微波雷达检测方法可以有效的克服这些不足,其中被动式毫米波辐射计具有隐蔽性好、体积小、功耗低等优势,应用前景广泛。利用不同目标在典型背景下的毫米波辐射特性差异明显这一特点,同时针对部分目标的辐射特性数据缺乏的问题,对目标辐射特性建模展开深入研究,并实地采集丰富的数据用来支持理论,并为以后研究提供数据参考。本文主要研究工作如下:(1)系统地介绍微波辐射测量技术、毫米波辐射计系统工作的基本原理,根据毫米波在媒质中的传递特性,仿真并验证了3mm和8mm波段下天空辐射特性模型,在此基础上分析了金属目标的辐射特性,并在校内和校外测试场进行金属目标辐射特性数据的采集与分析,为下文的研究奠定基础。(2)为了从不同的背景中有效地区分目标,研究了典型地物背景的毫米波辐射特性,包括水面、土壤、植被土地等,对这些背景的相对复介电常数、反射率、辐射温度进行深入研究,在计算仿真的基础上,使用毫米波辐射计在微波辐射特性测试场进行地物背景的辐射特性数据采集,并处理分析所测数据,丰富了地物背景的辐射特性数据库。(3)将毫米波辐射测量技术与实际应用相结合,实现水环境的监测。根据天空、水面、植被、金属等物体的辐射特性模型,利用水面目标和水面的辐射特性差异对目标进行探测。在武汉东湖水域进行实际场景下理论模型的验证,并采集分析了多种目标的辐射特性数据。理论和实验表明:毫米波辐射测量技术可以有效地完成水环境监测。研究典型目标和地物背景的毫米波辐射特性为实验提供了科学的理论依据,实验数据采集和分析有效地验证了模型的正确性,为进一步利用毫米波辐射测量技术对目标进行辐射特性研究和成像提供有效的理论和数据支撑。