超宽带穿墙雷达是近年来兴起的无损探测雷达,能够利用电磁波穿透土墙、木墙、砖墙以及混凝土等非金属墙体,对墙后人体或建筑物内部结构进行探测和成像。超宽带穿墙雷达具有距离分辨率高,穿透能力强等特点,不管在军事还是民用上都得到了广泛的运用。在超宽带穿墙雷达的应用中,当电磁波由空气入射墙体时,在墙体内传播的速度会降低,同时还会发生折射、反射、时延和信号衰减等现象,影响成像质量。另外,大部分成像算法都是先假定已知墙体参数后对目标进行成像,但在实际应用中,墙体参数是无法提前知晓的,而未知墙体参数估计精度直接影响目标位置定位和成像质量。此外,墙体的多样性也会对此产生影响,因此墙体参数估计是十分必要的。针对上述问题,本文的主要内容包括:(1)研究了超宽带穿墙雷达的电磁传播特性,验证了超宽带信号穿透墙体的过程中会发生时间延迟、信号衰减等现象,同时研究了发射信号中心频率、墙体相对介电常数和墙体厚度等对接收信号的影响。(2)提出了一种基于透射系数的未知墙体参数估计方法。该方法通过计算电磁波穿透墙体时的透射系数,从而推导出振幅衰减系数,然后结合传播时延与墙体参数的非线性关系,利用改进的牛顿迭代法能够精确估计出未知墙体参数。最后,与现有算法进行了误差分析和比较,表明该方法在未知墙体参数估计中的可行性和优越性。(3)研究了多层墙体参数估计问题。目前很多墙体估计算法只适用于单层墙体参数估计,但在实际应用中,墙体基本为多层墙体,因此研究多层墙体参数估计更具有实际意义。本文研究了稀疏分解方法在参数估计的应用。首先利用稀疏分解方法估计出反射信号的时延原子和反射系数,推算出分界面的振幅,然后根据传播模型逐层估计出墙体参数,最后通过误差对比验证了该方法的优越性。