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毫米波雷达系统具有波束窄、频带宽、波长短、功耗低和穿透性强等特点,受天气影响小,能够全天候工作,因此毫米波雷达成像系统能够在多种场景下进行探测。为了增加成像系统单次快拍获取的数据量,提高成像效率,将MIMO概念引入毫米波雷达成像系统,本文对毫米波雷达的MIMO成像系统的关键技术进行研究。论文介绍了工作频率范围为77GHz~81GHz的毫米波雷达的MIMO成像系统,建立了基于多种正交信号的MIMO系统发射信号模型,并根据一维MIMO阵列进行一维扫描的几何模型推导出了MIMO回波信号以及成像信号模型。论文研究了基于时域的毫米波雷达的MIMO成像算法。首先推导了基于BP算法的毫米波雷达的MIMO成像算法流程,并根据该算法对MIMO阵列的孔径长度和收发阵元间距对成像性能的影响进行了分析。针对BP算法运算时间太慢问题,给出了一种基于频域处理的RMA算法,推导了基于RMA的毫米波雷达的MIMO成像算法流程,通过点目标仿真成像实验对两种成像算法进行了验证,然后基于RMA算法,利用FEKO对“N”字的3D模型进行雷达回波模拟并对该回波进行成像实验,并从运算时间和分辨率两个方面对两种算法进行了对比。论文引入了两种等效阵列的概念,阐述了基于两种阵列的相关原理。基于协同阵推导了阵列分解的方法,并针对该分解方法得到的MIMO阵列提出了最优阵列选择依据。然后给出了基于等效协同阵列的相关设计实例,根据扩展损耗等参数来考量分解得到的阵列性能并选择出性能最优的MIMO阵列。最后从成像仿真的角度对比根据该设计方法得到的阵列和随机分布的阵列的成像性能。