低空目标检测与参数估计是现代雷达领域一直以来没有很好解决的疑难问题,其主要难点体现在:存在多变的强地杂波、复杂的电磁环境的干扰以及目标的强机动性和低雷达反射截面积(Radar-Cross-Section,RCS)。这些特性使得多目标之间产生遮蔽效应,特别是靠近强目标的弱目标更容易被遮蔽,使得雷达的检测性能急剧下降。针对低空杂波和目标的特性,本文围绕正交MIMO雷达,开展低空弱目标检测方法和波达方向估计算法的研究。主要研究成果如下:第一章为绪论。首先介绍了本文的研究背景及意义。其次介绍了MIMO体制雷达的研究现状。然后详细介绍了低空目标检测方法研究现状,总结了提高低空目标检测性能主要方法。然后详细介绍了目标波达方向估计技术的研究现状。最后介绍了全文的主要工作及内容安排。第二章分析了正交MIMO雷达的回波信号模型、回波数据结构以及后续的信号处理思路。讨论了接收信号匹配滤波和去斜率处理脉冲压缩技术的性能及适用的条件。分析总结去斜处理技术的优点:在大时宽、带宽时,由于从零中频信号就开始进行后续的信号处理,可以大大降低采样器件数据采集的速度,进而降低了对采样器件的要求。第三章主要研究MIMO雷达低空目标检测方法。首先研究低空动目标检测(MTI+MTD)方法。然后在此基础上,研究了MIMO雷达单通道目标恒虚警(Constant-False-Alarm,CFAR)检测算法,包括四种一维CFAR和两种二维CFAR检测算法,从仿真结果分析得出,单通道CFAR检测器检测强干扰靠近的弱目标时,检测器性能下降严重,容易造成弱目标漏检。其次,研究了MIMO雷达多通道目标检测算法,提出了针对低空弱目标正交MIMO雷达多通道的CFAR检测器,给出了检测器结构图,证明了检测器的恒虚警性,最后对比分析检测器性能。第四章主要研究正交MIMO雷达波达方向(Direction-of-Arrival,DOA)估计技术。首先介绍了MIMO雷达信号处理模型和四阶累积量的定义及性质。尔后,研究了传统三种DOA估计算法,并对各算法性能进行仿真对比分析。其次,针对传统DOA估计算法在极低信噪比情况下角度估计分辨率低并且需要预先估计信源数的不足,提出了基于四阶累积量的平均值矩阵降维DOA估计算法和基于四阶累积量投影变换降维DOA估计算法。最后,仿真分析了两种估计算法的优缺点,并在实测数据集上验证提出的两种DOA估计算法的有效性和鲁棒性。第五章对全文的主要工作及创新点进行总结以及对下一步研究方向的展望。