非合作目标无源探测技术研究一直是雷达目标探测领域中一个颇受关注的课题。近些年来,在越来越重视复杂电磁环境和有效实施武器系统隐蔽攻防的趋势下,利用外辐射源工作的非合作目标无源探测系统具有造价低廉、隐蔽探测、抗电磁干扰以及反隐身等优点,在学术界和工业界引起了广泛的研究热潮。相对于传统调频广播、电视、导航卫星等外辐射源,以雷达为外辐射源具有更远的探测距离、更高的分辨率等特点,而以捷变频相控阵雷达为外辐射源开展非合作目标探测技术研究则更具代表性和挑战性,对于提高非合作目标探测性能具有非常重要的应用价值。利用捷变频相控阵雷达开展非合作目标探测既能丰富可利用的外辐射源种类,又能充分利用先进体制雷达带来的诸多优势。然而,非合作的工作方式受制于外辐射源特性,因此在信号处理中也会面临新的技术难题。一方面,利用的外辐射源是捷变频相控阵体制雷达,捷变频技术会破坏脉冲回波之间的相位一致性,相控阵天线技术会导致系统收发天线的空间同步困难。另一方面,利用的外辐射源工作在低频段,多径传播效应非常严重,目标回波中期望信号与多径信号强相关、甚至完全相干,并且在空间上夹角很小,很容易入射到同一个波束宽度内。此外,来自外辐射源的直达波经过反射、绕射也可能被参考天线同时截获,其能量较强且波达方向很有可能与目标回波信号同向。基于上述问题分析,本文紧密围绕非合作目标无源探测样机系统研制的实际需求,开展了基于捷变频相控阵雷达外辐射源的非合作目标无源探测关键技术研究,用于解决工程应用中多径传播条件下直达波多分量参数估计、空间相邻信号波达方向估计以及非合作目标检测定位工程化实现等问题。论文取得的研究成果能有效弥补复杂电磁环境中常规雷达目标探测上的不足,为主被动一体化空天态势感知提供有力的技术补充,对于推动非合作目标无源探测技术的工程化、实用化提供一定的参考和借鉴价值。本文具体工作内容概括如下:第二章对非合作目标无源探测理论和问题进行阐述分析。首先在非合作目标无源探测系统基本结构的基础上,通过推导双基地雷达距离方程以及双基地威力覆盖范围对非合作目标无源探测性能进行分析;然后给出了非合作目标无源定位原理,并对双基地距离和误差、目标视角误差对非合作目标定位的精度影响进行分析;最后对外辐射源特性和多径传播特性进行分析,明确了非合作目标无源探测中的主要问题,为后序章节开展多径传播条件下的直达波参数估计算法、波达方向估计算法研究以及非合作目标检测定位工程化实现研究提供了解决思路和理论基础。第三章针对多径传播条件下的非合作目标无源探测系统直达波参数估计问题,提出了基于分数阶傅里叶域稀疏重构的直达波参数估计方法,用于解决多径传播条件下多径分量导致的直达波参数估计问题;提出了最近邻域卡尔曼滤波的直达波参数估计算法,用于解决复杂电磁环境中不仅包含多径分量,而且还存在多个外辐射源信号的直达波参数估计问题。仿真实验和实测数据验证了提出算法的有效性。第四章针对多径传播条件下的非合作目标无源探测系统波达方向（Direction of Arrival,DOA）估计问题,提出了基于空间差分迭代自适应的DOA估计算法。该算法首先基于不相关信号和相干信号的特征值模性质将不相关信号从相干信号里区分出来,同时进行DOA估计。然后,利用空间差分技术消除阵列协方差矩阵中不相关信号的贡献。最后,利用迭代自适应算法（Iterative adaptive Algorithm,IAA）对重构的协方差矩阵进行处理以完成相干信号DOA估计。该算法充分结合空间差分技术和IAA算法的优点,同时避免了它们的缺点。仿真实验表明该算法具有超分辨DOA估计性能,且在信噪比低、样本快拍有限的条件下依然取得良好的信号分辨效果。第五章首先介绍了非合作目标无源探测样机系统的总体架构,主要包括直达波处理分系统和目标回波处理分系统及工程化平台。然后,提出了一种非合作目标无源探测信号处理方案。该方案利用同时形成的多个波束覆盖观测区域实现空间同步、利用直达波参数估计实现时频同步。接着,根据目标检测与噪声检测的统计特性差异利用基于概率统计直方图方法将不同距离-方位单元内的微弱目标回波检测出来,并以此为先验信息在双基地距离-慢时间回波平面进行动目标检测。通过比幅测向或DOA估计进一步完成目标的角度测量,并利用双基地距离和-角度定位方法实现非合作目标定位。最后,基于样机系统开展的非合作目标探测实验验证了该信号处理方案在非合作目标检测与定位中的可行性和有效性。