随着双基地MIMO雷达阵列规模的不断扩大,阵列中的天线单元数量越来越多。在实际应用中,因受恶劣环境或硬件老化等因素的影响,双基地MIMO雷达阵列中出现阵元失效的可能性大大增加,从而导致传统角度估计方法的估计性能恶化甚至完全失效。针对上述问题,本文提出了相应的信号处理方案以解决阵元失效双基地MIMO雷达的阵列诊断与角度估计问题,主要工作分为以下几个方面:(1)现有阵列诊断方法大多利用波导探头采集天线阵列的远场或近场数据,从而诊断出失效阵元的位置,然而波导探头的使用会增加硬件成本并干扰待测场。为此,本文研究了无需波导探头采样的双基地MIMO雷达阵列诊断方法。双基地MIMO雷达虚拟阵列取模后的输出数据矩阵可等效于灰度图像数据矩阵。由于正常阵元的输出信号含有目标信息和噪声信息,即其对应的图像边缘强度较高,而失效阵元的输出信号仅含噪声信息,即图像边缘强度较低,因此利用正常阵元和失效阵元所对应的图像边缘强度差异可实现天线单元的诊断。为了进一步提高阵列诊断的实时性,还研究了基于利用图像熵值的双基地MIMO雷达阵列诊断方法,该方法利用正常阵元与失效阵元的图像熵值的差异来诊断出阵列中失效阵元的位置。(2)双基地MIMO雷达中的失效阵元会使得采样协方差矩阵出现一些整行和整列的零元素,从而导致其角度估计性能恶化甚至失效。本文研究了一种基于协方差矩阵重构的角度估计方法。该方法根据双基地MIMO雷达虚拟阵列协方差矩阵具有块Toeplitz特性,利用正常工作接收阵元的块协方差矩阵元素来恢复相应的缺失元素,从而重构出完整的虚拟阵列协方差矩阵,提高阵元失效双基地MIMO雷达在低信噪比下的角度估计性能。(3)为了进一步提高双基地MIMO雷达在阵元失效下的角度估计性能,提出了一种基于信号子空间重构的角度估计方法。该方法首先以发射阵元数划分信号子空间,根据信号子空间中块矩阵之间的相关性,构造相应的低秩块Hankel矩阵,然后利用矩阵填充算法恢复其缺失数据获得完整的信号子空间,保证信号子空间的旋转不变性,从而使得ESPRIT算法能对阵元失效双基地MIMO雷达的目标角度进行有效估计,该方法的目标角度估计精度与阵元正常时的ESPRIT算法接近。