随着电磁特征控制技术对目标非运动特征控制能力的提升，目标的形状、结构和表面材料电磁参数等非运动特征在非合作目标探测与识别中的应用受到限制，而运动特征的可控性较低，并且运动特征提取可为获取更为精准的结构特征创造条件，因此，运动特征在目标探测与识别中的重要性日益突出，对雷达目标的运动特征提取已成为目标识别领域的一个研究热点。目标运动可分为整体运动与微动，整体运动是指目标质心的运动，包括平动和转动，这里的转动是指转速较小，产生的多普勒频率可近似恒定；微动是指目标或目标组成部分除整体运动以外的小幅、非匀速运动，微动产生的微多普勒频率随时间变化而变化。本文所研究的目标运动特征是指平动特征和微动特征。目标的运动特征可以从时域、频域以及时频域来描述。在时域，一维高分辨距离像反映了目标上各散射点沿雷达视线的投影分布，体现了散射点的相对几何关系，包含了目标重要的结构特征，然而，目标平动会使得高分辨距离像产生距离走动、幅度下降和宽度展宽，从而使得距离像分辨率下降，甚至无法得到距离像，因而必须对目标平动进行精确补偿，这就涉及到平动参数的估计问题，即平动特征提取；在频域，微多普勒从频率上描述了目标微动的雷达特征，反映了多普勒频移的瞬时特性，表征了目标微动的瞬时径向速度；在时频域，微动会对ISAR成像产生调制，在ISAR图像中表现为沿多普勒方向的调制干扰带，导致ISAR成像结果出现模糊，因此，必须对微动特征进行提取，并将其从原始回波中剔除，从而改善微动目标的ISAR成像质量，为获取结构特征创造条件。本论文针对空间空中目标的运动特征分析与提取，从时域、频域以及时频域三个基本层次展开对雷达目标运动特征提取的相关理论与技术问题的研究。　　论文内容可概括为如下五部分：　　第一部分，从时域、频域以及时频域对雷达目标的运动特征进行了分析。在时域，以调频步进信号为例，推导了其合成距离像的数学模型，并定量分析了目标运动对合成距离像的影响，得出了合成距离像平动补偿的标准；在频域，以四种典型的微动——振动、转动、锥动和翻滚为例，利用时频分析方法对这四种微动产生的微多普勒进行了分析；在时频域，对微动目标ISAR成像存在的问题进行了讨论。　　第二部分，研究了调频步进信号的参数设计和平动参数估计。在分析调频步进信号各参数所对应的参量基础上，给出了具体的参数设计准则；针对高速运动导致的合成距离像移位和失真问题，提出了两种平动参数估计方法：分别是基于最优代价函数搜索的平动参数估计方法和基于复合测速的平动参数估计方法，其中，基于最优代价函数搜索的平动参数估计方法针对最小脉组误差法测速时存在的局部极小值问题，提出首先用包络相关法粗测速、再在一个速度周期内利用最小脉组误差法精测速的两步法，提取的平动特征可用于对高速目标的运动补偿，进而可实现一维高分辨距离成像；基于复合测速的平动参数估计方法通过在调频步进体制中引入PD体制进行实时速度测量供运动补偿环节使用，对三种可能的复合方式进行了可行性论证，给出了一种可满足高速运动环境下运动补偿精度要求的复合波形设计。　　第三部分，研究了旋转目标的微动特征提取。以典型的转动为例建立了微动模型，针对单散射点微动目标，提出了基于平滑伪Wigner-Ville分布的微多普勒频率估计方法，包括峰值检测法和归一化一阶矩法；针对多散射点微动目标，基于非线性的微多普勒频率在较短的时间间隔内可以近似为线性调频信号这一先验信息，将微多普勒频率估计问题转化为分段线性调频信号的频率估计问题，提出了基于Radon-WVD变换的微多普勒频率估计方法。　　第四部分，研究了弹道导弹目标的微动特征提取。首先建立了弹道导弹目标的微动模型，包括进动模型、摆动模型和章动模型，并推导了微动产生的微多普勒频率的数学表达式；其次针对诱饵未采用姿态控制和诱饵运用姿态控制这两种情况下的微动特征提取问题进行了研究，提取了微动周期和微多普勒带宽作为识别弹头和诱饵的特征，利用仿真试验表明所提取的微动特征在信噪比较低时仍可区分弹头和诱饵；最后分析了速度对微动特征提取的影响，得出本文所提出的微动特征提取方法无须直接速度补偿而只需周期延拓和滑窗处理，因此，大大减小了运算的复杂度。　　第五部分，研究了微动旋转目标ISAR成像中的微动特征提取。首先介绍了ISAR成像原理，通过转台模型分析了距离-多普勒成像原理，并给出了常用的平动补偿方法，包括包络对齐和初相校正；其次研究了微动旋转目标的特征提取及ISAR成像，分析了微动对ISAR成像的影响，基于旋转散射点与刚体散射点在时频平面上的分布差异，提出了低频滤波算法提取微动特征，从而实现了微动部件回波与刚体部件回波的分离，进而获得了刚体部件的聚焦ISAR像；最后利用仿真数据和实测数据证明了所提算法的有效性。