随着航天活动的进一步推进,空间碎片数量也随着太空活动的增加而快速增长,急速增长的空间碎片对空间探测的威胁越发严重,人类对空间碎片的防护需求日益迫切。对空间碎片的成像、识别、编目可有效应对空间碎片带来的未知风险,而空间碎片的微动特征不仅包含空间碎片的运动信息,还包含空间碎片的结构尺寸等信息,太赫兹频段波长短、带宽大、多普勒效应明显,提取出来的目标微动特征精度高,能为目标编目识别及成像提供有力的支撑,同时随着太赫兹技术的成熟,太赫兹雷达具有巨大的研究价值及潜力。因此针对空间碎片高分辨成像、微动特征提取等方面,有必要展开深入研究。本文围绕空间碎片的微动特征提取与三维成像算法展开研究,主要工作和贡献包括以下几个方面:1、首先根据空间碎片特有的运动特性,建立了空间碎片运动模型和雷达回波模型,并推导了空间碎片的雷达信号回波;然后分析对比了几种不同的时频分析方法,为后续微动特征提取以及三维成像算法研究奠定基础。2、为解决空间碎片微动特征提取问题,引入时频谱和随机Hough变换相结合的方法。首先分析了空间碎片回波微多普勒效应,研究了微多普勒特性与其运动的关联;接着给出了一种通过边缘检测提取出时频谱曲线点的方法,能够有效地提取出空间碎片时频谱条带的曲线点;最后,在提取出的空间碎片时频谱曲线点的基础上,使用标准RHT检测曲线参数的方法,实现了空间碎片微动特征曲线快速提取,并在标准RHT算法的基础上加以改进,进一步降低提取出来的空间碎片微多普勒特征参数的误差。3、给出了基于后向投影变换和CLEAN技术相结合的空间碎片三维成像算法,该算法是一种考虑回波相位的参数化成像算法,其通过估计出空间碎片目标中强散射中心的位置参数和散射系数,再利用得到的所有散射中心的位置和散射系数重构出空间碎片的三维图像,同时散射点位置参数估计通过基于SSA加速求解,从而有效地实现了空间碎片的三维成像。