OFDM MIMO雷达是将OFDM技术运用到MIMO雷达后提出的新体制雷达,同时具备频率分集和波形分集优势,为提高复杂战场环境下的雷达性能注入了新的思路,一经提出便得到了广泛关注。合理的波形设计是实现雷达波形分集、提升系统性能的前提。鉴于此,本文针对OFDM MIMO雷达的“波形设计”这一基本问题,从仅设计发射端波形、收发端联合设计这两个角度,深入研究了面向发射机性能的低功率峰均比波形设计方法、面向目标分辨的距离旁瓣抑制波形设计方法、面向杂波条件下目标检测的发射波形和接收滤波器联合设计方法。主要工作包括:1.针对OFDM MIMO雷达功率峰均比较高,影响发射机性能的问题,提出一种降低功率峰均比的波形设计方法。该方法综合考虑功率峰均比和发射波形自相关性能。首先,构造一组基于相位编码调制的发射波形集,在此基础上,通过最小化发射信号功率峰均比,以最大自相关旁瓣电平、自相关函数包络变化因子为约束建立优化模型。最后,采用序列二次规划法对模型迭代求解。理论分析和仿真结果表明,该方法所得波形相比已有波形能够在保证自相关旁瓣性能的情况下,显著降低功率峰均比,且对序列长度、初始序列的变化不敏感,具有一定的稳健性。2.针对雷达系统在邻近目标分辨中旁瓣过高,导致弱目标淹没、不同目标主旁瓣混叠的问题,提出一种在特定区域内降低距离旁瓣的OFDM MIMO雷达波形设计方法。首先,依据极小化极大原理,以特定区域积分旁瓣水平为目标准则,发射波形恒模为限制条件构建优化模型。然后,借助发射波形与相位的对应关系,将波形设计转化为无约束优化问题。最后,根据待设计序列长度的不同,选择BFGS算法或LBFGS算法进行求解。仿真结果表明,该方法能够有效抑制特定区域的距离旁瓣,且对初始编码序列形式依赖性小,收敛速度快,运算复杂度低,在实际应用中具有一定参考价值。3.从提高目标分辨性能的角度出发,提出一种兼顾各天线发射波形正交性、高距离分辨力和低距离旁瓣的OFDM MIMO雷达波形设计方法。首先每根天线发射全部子载波以保证大带宽,获得高分辨性能。然后,对任意一根天线进行距离旁瓣抑制,以积分旁瓣电平为目标函数构建模型并解出优化波形。最后,利用复正交设计方法来获得其他天线上的发射信号,实现各天线发射信号的码域正交,提高接收信号自由度。仿真结果表明,所提方法能同时实现高分辨、严格正交和低距离旁瓣特性,且在不同带宽、不同初始序列条件下均能达到期望性能。4.针对杂波环境下目标检测性能较差的问题,借助OFDM MIMO雷达的波形和频率分集优势,提出一种联合优化发射波形和接收滤波器的方法。首先,在发射波形功率峰均比限制和各天线等功率约束的条件下,以最大化输出信杂噪比为准则构造优化函数。然后,针对多变量的非凸优化问题,提出一种基于循环迭代的求解方法。在每次迭代中采用拉格朗日乘子法解出滤波器权值,利用半正定松弛和高斯随机化方法得到最优发射波形。仿真结果表明,该方法在满足功率峰均比约束的条件下,输出信杂噪比与理想波形的差距控制在0.3dB以内,优于仅设计发射波形的方法和连续二次规划修正法,且不同的功率峰均比约束条件和序列长度变化几乎不影响算法性能。