探地雷达信号处理与目标识别是探地雷达研究中的重点和难点。由于探地雷达的超宽带特性，导致大量干扰信号被接收进来，从而给信号的分析和处理带来困难。嫦娥3号测月雷达也是一种超宽带体制脉冲雷达，其回波信号中存在很多干扰，如月球车、其他载荷以及月球表面物体的回波干扰等，这使得从原始信号中很难识别出有效目标，必须研究有效的信号处理方法。由于体积、重量和功耗的限制，嫦娥3号测月雷达采用了特殊的采样原理，以较低的采样位数获得了很大的动态范围，使得信号幅度不能真实反映雷达回波的强弱关系进而影响成像效果。针对测月雷达数据的处理分析，论文的主要工作和创新性成果包括:　　(1)详细分析了测月雷达数据的采集过程、参数设置和存在的问题，提出了有针对性的信号处理方法，如增益还原、饱和信号处理等方法，获得了第一通道100米以内的清晰成像结果。　　(2)月表物质的介电常数是表征电磁波在月壤中散射和传播的重要参数，对于分析月球表面的物质成分和密度具有重要意义，根据测月雷达整体设计特点，提出了一种反演月壤介电常数的新方法。　　(3)研发了一套功能齐全、灵活实用的探地雷达信号分析处理软件，成功地应用于测月雷达信号处理分析和地下目标识别中，取得了很好的效果。　　探地雷达在硬件技术方面已经基本成熟，发展和应用中的主要难点在于地下目标的识别与解译。由于地下介质复杂多变以及雷达波束较宽的原因，导致地下目标的成像发生畸变，而且电磁波在地下传播过程中的快速衰减使回波信号较微弱，不利于目标的识别和图像解译。上述问题给探地雷达技术人员带来了困难，也使得探地雷达的应用前景受到了限制。围绕地下目标识别方法的研究，论文的主要工作和创新性成果包括:　　(1)对于管线等点状目标，利用偏移算法使其反射拖尾自动聚焦到目标本来位置和形状，再使用线扫描算法判断其连通性和形状，然后进行自动识别。　　(2)对于块状目标如地下空洞和地下埋藏物等，利用其在希尔伯特-黄变换域中的不同特性，将空洞与其它块状目标识别出来，准确识别率接近100％。　　(3)在环保、市政和军事等领域，常常需要分辨地下目标的是否为金属，本文利用电磁感应和超宽带探地雷达相结合的方法，研制了一款新型探测设备，对地下目标材质识别做了探索研究，取得了初步成果。