基于数字射频存储(DRFM)技术的主瓣欺骗性干扰已经成为现代雷达的一个严重威胁。由于主瓣欺骗性干扰信号在时域、频域和空域特征上都与真实目标信号十分相似,使得传统体制的雷达难以对其进行有效识别和抑制。另外,随着低可探测目标的出现以及雷达工作环境的日益复杂,传统的雷达信息获取方式和信号处理手段在应对目标检测问题上也面临着严峻挑战。因此,最大限度地挖掘和利用雷达传感系统所获得的电磁信息,提高雷达抗干扰能力和目标探测能力,进而适应复杂多变的战场环境,已经成为雷达信息处理领域所面临的基础课题和紧迫任务。本文针对集中式MIMO雷达的抗主瓣欺骗性干扰和目标检测问题进行了研究,目的在于通过合理利用极化分集、频率分集、相控阵、认知雷达、博弈论等技术和手段,进一步挖掘MIMO雷达系统潜能,提高其抗干扰能力和目标探测能力。论文的主要工作概括如下:1.研究了基于极化分集技术的MIMO雷达抗主瓣欺骗性干扰的方法。将极化分集技术引入到MIMO雷达中,提出了一种极化MIMO(PMIMO)雷达新技术。研究了针对PMIMO雷达的目标参数估计方法和真假目标鉴别方法。此外,针对常规干扰机产生的假目标极化特性固定不变和智能干扰机根据战场环境自适应改变假目标极化特性两种情况,分别提出了基于单向博弈和策略博弈的雷达发射极化自适应优化设计方法,以进一步提高PMIMO雷达的抗主瓣欺骗性干扰能力。PMIMO雷达同时具有极化雷达和MIMO雷达的优点,可以在空域-极化域内有效抑制主瓣欺骗性干扰,并且采用博弈论方法对发射极化进行优化设计可以进一步提高其抗干扰性能。2.研究了基于极化分集和相控阵技术的MIMO雷达抗主瓣欺骗性干扰的方法。为了进一步提高PMIMO雷达抗主瓣欺骗性干扰的能力,将相控阵技术引入到PMIMO雷达中,提出了一种相控极化MIMO(Phased-PMIMO)雷达新技术。采用自适应波束形成技术来抑制主瓣欺骗性干扰,并以输出信干噪比(SINR)最大化为优化准则,研究了Phased-PMIMO雷达的发射子阵划分和发射极化的优化设计方法。Phased-PMIMO雷达技术可以使得真实目标同时获得极化分集增益和发射相干处理增益,因而具有更高的输出SINR,并且对发射子阵划分和发射极化进行联合优化设计,可以进一步提高抗干扰性能。3.研究了基于极化分集和频率分集阵技术的MIMO雷达抗主瓣欺骗性干扰的方法。为了进一步提高PMIMO雷达抗主瓣欺骗性干扰的能力,将频率分集阵列(FDA)技术引入到PMIMO雷达中,提出了一种频率分集阵极化MIMO(FDA-PMIMO)雷达新技术。研究了针对FDA-PMIMO雷达的目标参数估计方法和真假目标鉴别方法。在此基础上,以系统输出SINR最大化为优化准则,研究了雷达发射极化和发射频率步进间隔的自适应优化设计方法。FDA-PMIMO雷达可以在角度-距离-极化域内有效识别和抑制主瓣欺骗性干扰,相比其它MIMO雷达具有更好的抗干扰性能,并且还可以通过对发射极化和发射频率步进间隔进行联合优化设计来进一步提高其抗干扰性能。4.研究了基于极化分集技术的MIMO雷达的目标检测方法。提出了一种和传统双通道极化雷达具有相似简单结构的正交极化MIMO(OP-MIMO)雷达技术,设计了融合检测算法,推导了虚警概率和检测概率的解析表达式。OP-MIMO雷达可以同时获得波形分集增益和极化分集增益,其检测性能好于传统的双通道极化雷达,且对目标极化散射特性更为稳健。为了进一步提高检测性能,基于OP-MIMO雷达,提出了一种发射极化可以自适应变化的双极化MIMO(DP-MIMO)雷达新技术,研究了目标极化散射向量(PSV)的估计方法和预测方法,并以最大化检测概率和最小化估计误差为优化准则,研究了雷达发射极化的自适应优化设计方法。DP-MIMO雷达技术对极化散射特性随时间变化的目标具有更好的检测性能。5.研究了基于极化分集和频率分集技术的MIMO雷达的目标检测方法。为了提高MIMO雷达的目标检测性能,将频率分集和极化分集技术同时引入到MIMO雷达中,提出了一种频率分集极化MIMO(FD-PMIMO)雷达新技术,设计了目标检测算法,推导了虚警概率和检测概率的近似计算公式,并研究了以检测概率最大化为准则的雷达发射极化和接收极化的优化设计方法。FD-PMIMO雷达可以同时获得频率分集、极化分集和波形分集增益,其检测性能显著好于其它MIMO雷达,并且可以基于目标极化散射特性对雷达发射极化和接收极化进行优化设计来获得检测性能的进一步提升。