热力学定律表明任何温度在绝对零度以上的物质都会向外界辐射电磁能。在微波/毫米波波段，用于测量物质热辐射信号的高灵敏度被动式接收机称为微波辐射计。综合孔径辐射计属于一类辐射计阵列系统，它通过分布式小口径天线的“孔径综合”实现虚拟“大口径”，能达到与最大填充尺寸相同的实孔径的空间分辨率；它同时具备“凝视”成像能力，通过干涉式接收处理体制能有效获取观测视场范围内的辐射亮温分布。目前，综合孔径辐射计系统已在射电天文、地球遥感、安全检查、军事侦察等领域的相关研究工作中发挥重要作用。　　微波辐射计测量物质辐射亮温的过程是一个对随机热辐射信号的能量累积过程，其有效输出的物理量对应为热辐射信号的功率。综合孔径辐射计采用天线阵列，对空间中传播到各个单元天线口面处的热辐射电压信号实施干涉测量，完成信号的相关接收处理过程，并获得空间频率域的可见度函数。本文以可见度函数作为研究工作的起点，针对综合孔径辐射测量应用中存在的辐射亮温图像重建问题和射频干扰源定位问题，主要的研究内容涉及以下几个方面：　　本文针对确定性正则化方法在求解不适定反问题过程中存在的局限性，在概率理论和Hilbert空间理论的交叉理论背景下，提出了一种求解综合孔径亮温重建不适定反问题的概率理论数学框架。在该数学框架中，结合统计学习理论，指出了用于评价综合孔径亮温反演模型品质的小样本条件下风险泛函最小化准则，并分析了该准则下的核函数方法与确定性正则化方法的数学联系，解释了已有确定性数值正则化反演方法对应的概率模型的数学含义，最后通过实验完成了对综合孔径辐射测量中信号统计特性的验证。　　本文利用统计推断的数学分析方法，结合亮温分布和可见度函数的概率模型数学描述，提出了一种基于Bayes推断的综合孔径亮温反演方法。该方法旨在解决综合孔径反演问题中最优正则化参数的选取问题，通过建立综合孔径亮温反演问题的统计回归模型，利用Bayes概率理论解决模型参数的估计问题，避免人为选取正则化参数带来的过正则化或欠正则化的问题，根据不同的可见度函数自适应地缓解模型操作算子的病态性，在不损失反演图像性能的前提下完成亮温的高效重建，同时可以获取关于反演亮温估计的置信区间范围。　　本文面向微波辐射测量中的射频干扰问题，结合射频干扰源在空间域内的稀疏分布特点，提出了一种基于空间域稀疏表征的射频干扰源定位方法。在阐明综合孔径干涉测量中可见度函数与波束成形技术中协方差矩阵的数学联系的基础上，采用Laplace稀疏先验概率模型对射频干扰源的空间位置信息进行数学描述，建立了用于稀疏信号源DOA估计的综合孔径干涉测量的分层概率模型，将射频干扰源的定位问题转化为稀疏指示向量的最大化后验概率估计问题，实现对辐射亮温图像中射频干扰源的准确数量检测和精确位置估计。　　本论文中涉及的基于统计推断的综合孔径亮温反演及射频干扰源定位方法的相关研究工作，是经过严谨的理论数学推导、充分的仿真和实验验证的。