随着信息化时代发展和战场模式转变,由无人机集群、星链卫星等构成的具有小型化、低成本、分布式、易组织特征的分布式雷达已成为未来雷达的重要发展方向。性能有限的雷达个体通过高效协同可以发挥出巨大的性能优势,但其成功应用仍然面临许多挑战。一方面,诸如非直达波、低SINR、转发式干扰等复杂环境,以及高速机动、集群等复杂目标的出现,都对分布式雷达的处理能力提出了更高要求;另一方面,小型化雷达节点的通信带宽和计算能力又十分有限。在复杂环境下利用有限的计算和通信资源实现对各类目标的高精度观测是小型化分布式雷达亟需解决的关键问题。图模型（Graphical Model,GM）推理方法具有天然的去中心化计算优势。利用图模型可以将复杂的高维全局问题可视化分解为多个局部低维问题,并通过消息传递实现并行低复杂度求解。对目标的高精度定位是分布式雷达实现“看得准”的重要前提,而图模型上去中心化的推理与分布式雷达协同目标定位能够建立一定的映射关系。利用这种映射关系构建分布式雷达图模型,并设计雷达节点间的低复杂度消息传递算法,具有解决分布式雷达计算和通信能力受限的巨大潜力。本文将因子图模型引入分布式雷达,研究复杂环境和目标场景下基于消息传递的稳健目标定位方法。具体工作和贡献如下:1.针对由非直达波和低SINR引起的异常观测问题,提出了分布式雷达数据级稳健定位的消息传递方法。为解决最小二乘估计对异常值敏感的问题,建立了基于L1范数的稳健估计模型。对于该模型非凸、非线性、不可导的特点,通过代价函数指数形式转换、引入新的权变量和约束函数,将原代价函数转化为可导的多个子函数乘积形式,构建了该问题的因子图模型。通过对非线性因子节点的线性近似,提出了低复杂度并行消息传递求解方法。所提方法较现有稳健方法具有更低的计算复杂度和更高的稳健性。2.针对目标携带转发式干扰导致定位困难的问题,提出了利用转发式干扰信号进行目标与干扰参数联合估计的分布式MIMO雷达定位方法。相对于传统方法关注欺骗信号的辨别和剔除,所提方法利用欺骗信号在分布式MIMO雷达不同接收机产生的欺骗距离相同的特点,实现了对转发式干扰信号的利用。首先建立了转发干扰信号下的目标和干扰参数的联合概率模型,但目标位置的最大后验估计涉及复杂的高维积分计算。通过转换代价函数、引入变量间约束关系函数将原问题转换为多个子函数乘积形式,进而建立了因子图求解模型。然后通过消息近似和因子节点函数近似,提出了低复杂度的消息传递估计方法,并推导了该联合估计问题的克拉美罗下界（Cramer-Rao Lower Bound,CRLB）,在有无转发干扰两种情况下均实现了低复杂度高精度的目标定位。3.针对高速机动目标在不同时刻运动状态改变导致参数估计困难的问题,提出了基于消息传递的分布式雷达高速机动目标参数估计方法。求解该估计问题面临待估参数多、变量间关系复杂、代价函数高度非凸非线性的挑战。首先通过本地观测的指数形式转换并引入多个狄拉克约束函数,将该估计问题转换为多个子函数乘积最大化的问题,从而建立了对应的因子图模型。但复杂的观测模型以及变量间复杂的耦合导致图模型具有多环结构,使消息传递算法设计面临复杂度高、收敛性差的挑战。为解决这一问题,利用合理的消息近似和基于拓展卡尔曼滤波（Extended Kalman filter,EKF）的动态模型近似来降低计算复杂度,并通过阻尼方法提高算法收敛性,实现了对高速机动目标低复杂度、高精度的目标定位。4.针对编队、集群等聚集多目标情况下数据配对困难和定位复杂度高的问题,提出了基于角度和时延观测的分布式雷达聚集多目标定位方法。多目标数据配对通常涉及复杂的排列组合问题,而聚集多目标的数据配对更具挑战性。为解决配对问题,首先利用距离-角度数据将数据配对问题转换为聚类问题,并结合多目标观测的约束和先验信息,定义了加权距离因子和可行相邻点集合,在此基础上提出了基于聚类的高精度数据配对方法。然后通过模型指数化转换并引入变量间约束函数,将定位问题表示为因子图模型上的推理问题。通过对复杂因子节点的合理近似,推导了低复杂度消息传递算法,实现了高精度、低复杂度的多目标配对和定位。5.针对分布式雷达在低信噪比情况下数据级定位精度差的问题,提出了基于期望传播（EP,Expectation Propagation）和置信传播（BP,Belief Propagation）的信号级消息传递定位方法。为了解决信号级融合面临的计算复杂度和传输代价挑战,首先构建了原问题的贝叶斯推断模型,通过引入隐变量对局部观测模型进行降维,从而构建了易于推理的因子图模型。然后结合期望传播算法对局部观测后验进行低复杂度拟合,并利用EKF对复杂因子节点动态拟合,以低复杂度迭代消息传递不断缩小模型近似误差。所提方法实现了低复杂度、低传输代价前提下,逼近信号级穷搜方法的定位精度。最后,分别针对存/不存在融合中心以及节点间存在一定通信拓扑约束的情况,建立了消息传递算法与雷达节点间通信过程的对应关系。