雷达作为飞行目标运动参数测量中的主要设备，具有作用距离远、测量精度高的优势。随着雷达技术的不断发展，雷达的分辨能力不断提高，带宽不断变宽，利用宽带雷达能够获取目标更精确、更多的运动参数。因此，基于宽带雷达进行目标运动参数测量具有较大的实用价值。然而，目标在宽带雷达中不再呈现为点目标，而是表现为距离扩展目标，这使得传统的基于窄带雷达的测量方法将不再适用。此外，利用宽带雷达对距离扩展目标进行姿态测量具有可能性，但目前相关研究却极少。围绕上述问题，本论文在深入分析运动目标宽带雷达回波模型的基础上，将目标三维电磁散射模型引入到宽带雷达测量中，研究基于宽带三维电磁散射模型的飞行目标运动参数测量，论文完成的主要工作及取得的主要研究成果如下：
　　1.提出了一种基于宽带三维电磁散射模型的飞行目标运动参数测量框架。该框架通过引入目标的三维电磁散射模型来解决目标电磁散射特性数学建模的问题，从而将目标运动参数测量问题转换为参数估计问题。该测量框架是本文后续设计宽带雷达目标运动参数测量方法的理论指导，其包括了运动目标的宽带雷达模型、基于宽带三维电磁散射模型的飞行目标运动参数测量模型等方面。基于该框架可以设计不同的雷达回波数据处理方法来进行目标运动参数测量。
　　在该测量框架中，针对高速运动目标的宽带雷达检测问题，本文提出了一种基于波形对比度的宽带雷达高速运动目标检测方法。当目标进行高速运动时，传统的宽带雷达检测算法的检测性能将会下降，其本质原因在于目标速度对宽带雷达回波相位项的影响将使得宽带雷达回波波形发散，信噪比降低。为了解决上述问题，本文选择波形对比度作为检测统计量来进行宽带雷达运动目标检测，该方法主要分为两步：第一步是基于波形对比度对高速运动目标的雷达回波进行速度补偿，以此来消除目标运动引起的高分辨距离像形变；第二步则是以波形对比度作为检测统计量，利用速度补偿后的高分辨距离像进行目标检测。由上述检测流程可知，本方法在速度补偿和目标检测时均基于高分辨距离像的波形对比度，而不需要选择不同的特征分别进行速度补偿和目标检测，因而其算法复杂度较低。实验结果表明，该方法对于高速运动目标的检测效果优于传统的宽带雷达目标检测算法。
　　2.提出了基于宽带三维电磁散射模型的飞行目标姿态估计方法。目前关于雷达目标姿态测量方面的研究非常少，其原因在于雷达是在有限的带宽和有限的观测角度内观测目标的，即雷达获取的目标信息是缺维的。为了解决宽带雷达姿态测量中缺维的问题，本文基于提出的宽带雷达目标运动参数测量框架，利用目标三维电磁散射模型来获取宽带雷达回波中与目标姿态直接相关的信息——雷达波在目标坐标系内的入射方向。雷达波在目标坐标系内的入射方向是求解目标姿态的关键，当求得雷达波在目标坐标系内的入射方向后，就可以结合已知的雷达波在雷达坐标系内的视线方向，利用方向向量在两个坐标系之间的变换关系来求解目标在雷达坐标系中的姿态。
　　在估计雷达波在目标坐标系内的入射方向时，本文利用三维电磁散射模型产生不同电磁波入射方向下的高分辨距离像并与雷达获得的目标高分辨距离像进行特征匹配，并针对全极化宽带雷达和单极化宽带雷达分别提出了相应的特征匹配方法。根据雷达波入射方向与目标姿态之间的关系，本文设计了基于双基地宽带雷达的目标绝对姿态估计方法，其能够利用单个观测时刻的双基地雷达回波进行目标姿态估计。实验结果验证了本文提出的姿态估计方法的有效性。
　　3.提出了基于宽带雷达回波信号的飞行目标运动参数估计优化方法。针对传统基于高分辨距离像的速度估计方法自聚焦过程存在“盲目”性、速度估计精度不高的问题，本文提出一种基于三维电磁散射模型的速度优化估计方法。该方法的基本原理是通过将速度补偿后的距离像与目标三维电磁散射模型产生的无形状畸变的距离像进行匹配来获得最优的速度估计。针对传统雷达距离测量中不能获得定义的目标几何中心与雷达之间距离的问题，本文提出一种基于三维电磁散射模型的宽带雷达距离优化估计方法。该算法利用了目标三维电磁散射模型提供的目标几何中心位置的先验信息，可以根据模型的几何中心位置估计目标中心在实测高分辨距离像上的位置。结合目标参数化运动模型，本文提出一种基于单基地宽带雷达的目标姿态优化估计方法。该方法通过联合利用一段连续时间内的目标回波来估计目标在各个观测时刻的姿态，提高了目标姿态的测量精度。