时间反演技术本质上是在时域上对所接收到的信号进行一种逆序操作。这种逆序操作使得多径效应所携带的物理信息能被系统所利用，从而扩展了系统的有效阵列口径。其最主要的表现就是时空聚焦特性。现今，时间反演技术的这种聚焦特性已经被用来提高探测系统和通信系统的性能。本文在研究已有的时间反演技术的基础上，提出了基于时间反演技术的新型探测方法和信息抗探测方案。论文首先摒弃传统时间反演探测技术以空间聚焦来设计算法的思想，创新性地从时间反演时域聚焦特性着手设计了两种新型的时间反演镜探测方法。这两种新的探测方法弥补了传统时间反演镜探测方法和时间反演多目标探测技术的不足。随后，利用方向图可重构天线改进时间反演信息抗探测方法，以弥补现有的时间反演信息安全方案的缺陷。本文的工作可归纳为四部分：1.介绍了时间反演技术的理论研究和时间反演技术在成像探测技术和无线信息传输技术方面的研究进展。并且，探讨了传统时间反演技术在探测数据量和可探测目标数量方面的不足。2.为解决传统时间反演镜探测技术所需的探测单元过多和探测数据量过大等问题，提出基于时间聚焦的新型时间反演镜探测方法。首先，文中研究和建立了该探测方法的数学物理模型。随后，利用声学和电磁学数值成像仿真软件对新方法在声学和电磁学两个领域中的表现进行了仿真研究。最后，利用电磁波探测实验对新型时间反演镜探测方法进行了实验验证。相对于传统的时间反演镜探测技术，新型时间反演镜探测方法能有效地减少探测阵列的单元数量，并且其探测性能不受阵列结构的影响。因此，新的时间反演镜探测方法可以大大降低时间反演探测系统的成本，并且减少探测数据量。此方法对于一些系统成本要求较高的应用领域，如民事结构监测，是一个有效的技术选择。3.一方面传统的时间反演镜探测方法只能发现散射信号较大的目标，而散射信号较小的目标往往被忽略掉。另一方面，传统的时间反演多目标探测技术，如迭代时间反演探测技术、时间反演算子分解和时间反演多信号分类探测技术，又无法进行多目标无源探测，例如撞击点探测。为了弥补现有的时间反演探测方法在多目标探测方面的缺陷，提出了另外一种新型的时间反演镜探测方法--子阵列时间反演镜探测方法。该方法将时间反演探测阵列单元分成若干个子阵列，然后对每个子阵列的数据进行单独处理，通过寻找各子阵列的共同聚焦点来发现目标。首先，本文对该新方法进行了讨论并且建立了数学模型。随后，对该方法在声学撞击探测仿真实验、声学裂缝探测仿真实验和电磁波探测仿真实验中的表现进行了仔细地研究。最后，利用钢板撞击点探测实验验证了该新型探测方法的可行性。研究结果显示，子阵列时间反演镜探测方法不仅可以完成对多目标的有源探测工作，而且能够实现现有的时间反演多目标探测方法无法做到的多目标无源探测。另外值得一提的是，当各目标之间无相互散射时，新方法在可探测目标数量上超过现有的时间反演多目标探测方法。4.利用方向图可重构天线选择通信信道的能力，以及时间反演技术对信道的回溯能力（空间聚焦能力），可以使得信号能量在不同时间段分布在不同空间位置上，从而改善无线信息传播的安全性。论文中，首先设计了两款新型宽带方向图可重构天线，并且研究了其在传输时间反演信号时的表现，从而证明在方向图可重构天线上应用时间反演技术的可行性。接着，通过理论推导和FDTD仿真两种手段，研究了新方案的信息抗探测效果。仿真结果显示由于探测区域的减小以及不同的方向图模式所导致的信息传播路径不一致，所以可以在传输信息过程中通过不断改变方向图模式来改变信息的传输路径，从而使得信息很难在同一空间点处被全部截取，进而增强信息传播的安全性。