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多输入多输出（MIMO）雷达改变了传统相控阵雷达将波束对准某个方向的理念，通过发射多个正交信号实现宽发来覆盖整个空域。MIMO雷达自从提出以来，受到了雷达研究人员极大关注，使得MIMO雷达相关理论迅速完善，现有研究已表明MIMO雷达相比于相控阵雷达在目标探测、参数估计等方面具有明显优势。为了分析机载雷达应用MIMO技术的优点，本文围绕机载MIMO雷达展开研究，主要工作和贡献为：（1）研究机载MIMO雷达信号处理算法对机载MIMO雷达信号处理算法展开了详尽的描述分析，包括其信号处理中的一系列非自适应信号处理的步骤（匹配滤波、数字多波束形成、多目标检测），实际应用环境背景考虑了雷达系统的非理想因素，包括通道误差、杂波内运动、距离模糊和噪声影响。并且阐述了在机载平台上应用MIMO雷达的诸多优势。如何公平对比MIMO雷达和相控阵雷达是一个重要话题，也是分析MIMO雷达是否具有优势的基础。本文通过分析MIMO收发联合波束形成后的输出信杂噪比（SCNR），对比同等阵列配置的相控阵雷达输出SCNR，得到MIMO雷达与相控阵雷达公平对比的条件应设置如下：收发阵列的阵元个数应相同，且MIMO雷达发射相干脉冲个数应等于相控阵雷达发射相干脉冲个数乘以MIMO雷达发射的正交信号个数。（2）基于GPU计算架构对机载雷达杂波进行模拟精确的杂波建模模型与杂波模拟是验证杂波背景下信号处理算法有效性的基础。随着雷达系统天线阵列的数目增多、环境中杂波片划分越细、采样率提高等因素，杂波模拟的时间效率逐渐降低，极大地影响了验证算法的进度，已经成为研究杂波环境下信号处理算法研究的瓶颈之一。本文给出了基于GPU架构来进行杂波模拟的方法，利用众核并行计算的优势，可以数十倍地甚至数百倍得提高运算效率，解决杂波模拟时间过长的问题，为快速评估杂波环境中的算法性能奠定基础。（3）搭建计算机仿真平台并且进行一系列系统级的仿真实验利用计算机仿真平台，对比机载MIMO雷达与传统的相控阵雷达体制的检测性能，标准采用两者的输出信杂噪比以及单元平均恒虚警率处理（CFAR）检测统计概率的方式，通过一系列的系统级仿真实验，包括多种典型场景和设置不同的系统参数，来证明机载MIMO体制在低速目标检测上的优势，并且使用图像用户界面（GUI）的方式，来对比机载MIMO雷达的这一优势。