随着城镇化与智能化的进一步加快,对城市区域内的目标进行探测的需求在与日俱增。城市区域探测是雷达探测领域的一个难点。因为传统的雷达是针对开阔区域设计的,城市内各种各样密集存在的人、车、建筑物会成为有探测需求的目标,同时也会是探测过程中的干扰与障碍。在城市内对目标探测时,建筑物常常会阻塞雷达信号,使得目标被遮蔽从而不能完成探测。即使没有发生遮蔽,这些建筑物也会使雷达信号发生反射、折射等现象,形成大量经多径传播的回波信号,给探测带来干扰。近年的研究表明,多径信号有可供利用的潜力,利用多径信号不仅能增加探测的精度,同时由于多径传播后的回波发生了反射、散射,这些雷达信号会传播到直达波信号覆盖不到的区域,因此利用多径也能增加雷达的有效覆盖范围。故而基于多径利用思想的探测方法是城市区域内目标探测难题的一个有效解决方案。在城市区域中研究基于多径利用的目标探测方法,具有重要的理论意义和工程价值。本文的工作可以概括为以下的三个部分:(1)城市场景中雷达信号多径传播的传播模型。首先在一个典型的城市峡谷模型下,给出了经任意次镜面反射雷达信号的多径传播模型;然后在城市峡谷模型的基础上,给出了任意分布建筑体的场景下雷达信号的多径传播模型;最后提出了基于多模型思想的系统模型和观测模型,为对目标进行探测跟踪建立了理论基础;(2)基于多径利用对目标进行定位的问题。介绍了使用雷达对目标进行定位的理论与方法,结合多径模型讨论了多径信息在雷达目标定位中的作用,指出多径信息在定位中可以提供辅助的虚拟探测源,可以有效减少基于回波到达时的定位方法对于雷达站个数的要求。然后给出了具体的利用多径信息对目标进行定位的方法,同时,还讨论了该方法在非理想情况下,对于杂波、虚警等情况的鲁棒性问题,并从估计理论上讨论了利用多径定位的精度问题;(3)利用多径信息对目标进行跟踪的问题。在所提出的模型的基础上,选定了城市峡谷模型对跟踪问题进行了具体分析,在结合环境先验信息的基础上,基于融合了地图信息的增强型粒子滤波实现了对多径信息的利用,并仿真验证了多径信息对于跟踪精度以及有效覆盖范围的改善情况。同时,考虑了目标机动的情形,在多模型粒子滤波方法的基础上,实现了基于多径利用对机动目标的跟踪问题,并给出了仿真验证和分析。