近年来,关于多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)雷达的研究越来越多。相较于传统雷达,MIMO雷达所具备的空间分集和信号分集特性,使得其具有更强的目标检测能力和参数估计能力。并且,MIMO雷达的低截获性能使得其抗干扰性能更强。但是由于现有的阵列信号处理技术与MIMO雷达技术不是十分的匹配,目前将MIMO雷达技术应用到实际工程中的例子还是十分少见。本文从工程应用的角度上,不同于常规以kroneck积形式来分离发射信号的模式,重点分析了多发射波形的正交性及其分离方式对MIMO雷达测向精度的影响,并且提出了一种适配MIMO雷达体制的高分辨测向算法,以此设计了一种基于MIMO雷达的高分辨测向模块架构。从理论分析和仿真实验两个方面验证该测向模块架构的可实现性。首先,从MIMO雷达中所涉及到的各类阵列信号处理原理出发,研究了实际MIMO雷达的信号建模、多发射的接收信号分离步骤以及高分辨测向算法在MIMO雷达中的应用实现方法,其中着重研究了提升发射信号分离程度的方法。除此之外,本文还研究分析了实际MIMO雷达可能遇到的多种干扰及其建模方式。然后,理论分析整个MIMO雷达高分辨测向模块架构。采用数学推导和仿真实验相结合的方式,以两组不同的正交波形,从发射信号建模开始,到最后的高分辨测向,对该架构中每一个子模块的实现和作用作出详细解释和说明。对比不同正交波形对各个模块的影响,为MIMO雷达技术的实际应用打下了数学理论基础。最后,对所提的MIMO雷达测向模块架构进行仿真实验,并分析其测向性能。在复杂干扰条件下研究其对误差的稳健性、测向精度和分辨率的性能,并对比两组正交波形所产生的高分辨测向结果,对比测向性能。以此作为MIMO雷达技术应用到实际工程中的仿真实验支撑,验证了MIMO雷达实际应用的可行性和有效性。