本论文基于毫米波主被动复合探测技术,依托相关的工程项目,主要研究和设计了3mm主被动复合探测系统,包括系统的分析与设计、主被动信号处理算法研究、软硬件实现和实验验证等几个方面,主要研究内容如下:（1）根据主动雷达和被动辐射计各自的特点,提出两者相结合的主被动复合探测系统。介绍了毫米波主被动探测系统的分类,给出具体分类框图,并对每一类系统进行简单介绍。给出3mm主被动复合探测系统的原理框图,阐述其结构组成和工作原理。（2）分析了两种发射信号波形LFMCW和FSK-CW的测距测速原理,并对其测距测速的精度与分辨力进行了定量或定性分析。鉴于离散频谱分析存在栅栏效应和频谱泄漏,提出基于幅值的比值校正法（Rife算法）和基于复数谱的比值校正法（Quinn算法）。由于噪声干扰,提出基于频移技术的改进型比值校正算法I-Rife和I-Quinn算法,将真实频率移至两量化频率中间,提高频谱校正精度。对四种频谱校正算法进行精度与复杂度分析。针对传统三角波无法准确识别多目标的情况,提出两种多目标识别算法,一种是基于变周期三角波的多目标识别算法,另一种是基于改进LFMCW的多目标识别算法,对于变周期三角波给出可判定为同一目标的距离和速度的容差函数,对于改进LFMCW验证其在各种情况下均能准确识别真实目标。对两种多目标识别算法的有效性和准确性进行仿真验证。（3）介绍了毫米波辐射理论基础和毫米波辐射计分类,展开阐述了两类辐射计的系统框图和工作原理。搭建了辐射计扫描目标的模型,推导了金属物体的天线温度和天线温度对比度的表达式,并仿真分析在不同高度下辐射计的输出波形特性。基于辐射计的输出波形特性和扫描过程,提出基于双通道辐射计的目标二维中心识别算法,单个通道输出信号达到最大即可确定目标切向中心,双通道输出信号之积达到最大才可确定目标径向中心,并给出具体的信号处理流程图。（4）完成了3mm主被动探测系统信号处理的软硬件实现。主动探测模块设计产生了一周期为20.04us的三角波调制信号,实现了固定中心频率的数字窄带带通滤波器并设计了相应的辅助电路。被动探测模块完成了目标二维中心识别算法的软件实现和相应的辅助电路设计。最后在外场对研制的3mm主被动探测样机进行主被动探测实验,实验表明样机在主被动状态下都能正常工作且有较好的探测精度。