探地雷达(Ground Penetrating Radar, GPR)技术是利用高频电磁波来获取地下目标信息的雷达系统,其工作原理是利用电磁波在传播媒质不连续处所产生的反射和散射等变化,通过接收到的电磁波波形、幅度以及时间延时等信息,提取出目标的位置、形态、性质等信息,实现浅层地下目标的成像、定位等目的。GPR技术作为地下浅层目标无损探测的技术之一,由于其探测速度快、空间分辨率高等特点,使其广泛用于军用领域以及民用领域上。而成像算法的研究是探地雷达技术实现的关键技术指标之一,在众多的成像算法中,时域的合成孔径(Synthetic Aperture Radar, SAR)成像算法由于算法简单且易于实现,广泛被用于实际探测中。但时域SAR成像算法由于存在计算复杂,计算效率低,且受环境噪声影响大等不足之处,这使得研究新的有效成像算法具有非常重要的价值与意义。本文首先对地下浅层目标探测所涉及到典型的成像理论进行了分析与介绍,其中包括探地雷达的工作原理,电磁波在地下传播方式,探地雷达系统实现与成像技术等,为后面研究适合于地下浅层目标探测的成像算法提供了理论依据。其次,通过对常用探地雷达回波模型进行分析,建立了本文所用的回波模型。并且研究了基于时域的SAR成像算法——后向投影(Back Projection, BP)算法。通过理论研究与数值仿真,对传统的BP算法进行了讨论与分析,并对不同因素对成像结果的影响进行了讨论。然后,由于传统的BP算法存在受噪声影响大等不足之处,因此,在本文我们提出了一种新的成像算法——虚拟回波投影(Virtual Echo Projection, VEP)算法,该算法不仅能够适用于地下浅层目标的探测成像,而且能够有效的抑制环境中的不相关噪声,同时不受限于线性孔径雷达的成像。通过数值模拟仿真和实验,验证了VEP方法的有效性。它不仅在非线性孔径条件下能良好的工作,而且与传统BP算法相比,还能有效的抑制白噪声与有色噪声信号。最后,对本文所做工作进行了总结,并分析了工作中存在的优势和不足之处,以及未来的发展方向。