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MIMO雷达的灵感来自于无线通信中的MIMO技术，近些年来MIMO雷达越来越受专家和学者们的重视。MIMO雷达使用多天线同时发射不同（尽可能不相关）的波形，并且用多个天线接收回波信号。MIMO雷达给信号处理提供了一个新的模式。根据天线的间距大小MIMO雷达可分为3类：收发全分集统计MIMO雷达，发射分集统计MIMO雷达和相关MIMO雷达。本文首先介绍了3类MIMO雷达的概念及模型，详细讨论了相关MIMO雷达在雷达抗截获、角度分辨力等方面的性能。接着研究了相关MIMO雷达的发射波形的设计方法，包括正交线性调频信号和覆盖一定范围的宽波束。针对最小旁瓣方向图设计法有时在主瓣内出现较大波动这个问题，提出一种改进的波形优化设计方法，该法能有效抑制波动；同时提出了一种利用最小二乘法由协方差矩阵反推具体发射信号序列及其权值的信号综合算法，综合出的发射信号序列的方向图与由协方差矩阵得到的方向图比较接近。然后介绍了相关MIMO雷达的接收信号处理的3种等价结构，研究了相关MIMO雷达的接收信号处理过程，包括匹配滤波和接收波束形成。针对联合约束自适应波束形成算法计算复杂度较高，提出一种降低计算复杂度的双边独立约束自适应波束形成算法，该算法抑制干扰的能力介于只利用接收阵列自适应波束形成算法与联合约束与双边独立约束自适应波束形成算法之间。最后研究了K分布杂波的生成方法，以及在非均匀分布杂波背景下相关MIMO雷达检测性能，推导出虚警概率与检测概率表达式并给出似然比检测算子。