机载雷达以广域GMTI(Ground Moving Target Indication)模式工作时可以实现远距离大范围地面场景的高重访率探测，对地面运动目标进行检测、定位和跟踪。这种模式已成为现代机载雷达重要的工作模式之一。本文以机载雷达广域GMTI模式信号处理流程为主线，主要围绕广域GMTI模式信号处理方法在实际工程中的应用开展了以下研究：1、建立机载雷达在广域GMTI模式工作下的几何模型，在此模型基础上，对多普勒波束锐化(Doppler Beam Sharpening，DBS)成像算法进行了研究，提出了一种新的多普勒中心频率(Central Doppler Frequency，CDF)解模糊方法，新方法相比于原方法运算量小且算法稳健性更强。利用DBS成像算法对雷达实测数据进行处理，使天线大范围扫描区域内的角分辨率得到改善。2、研究了机载雷达地面运动目标检测方法，分别对不做杂波抑制的旁瓣运动目标检测方法和基于杂波抑制的主瓣运动目标检测方法进行了分析。首先，针对旁瓣运动目标检测，提出了一种基于目标干涉相位的虚警抑制方法，该方法通过判断目标的干涉相位是否在主瓣干涉相位范围内，从而将运动目标和强杂波点区分开来，能在一定程度上避免旁瓣强杂波点造成的虚警。其次，考虑到低速目标检测易受主瓣强杂波的影响，对空时自适应处理方法(Space-Time AdaptiveProcessing，STAP)的主瓣杂波抑制能力开展了实验研究。3、对运动目标定位方法进行了研究，分析了比相运动目标定位法与和差波束单脉冲测角方法的原理。考虑到和差波束单脉冲测角的鉴角曲线易受非理想因素的影响，利用最小二乘法对实测数据拟合得到的鉴角曲线代替理想曲线进行测角。最后利用Relax超分辨方法提高了DBS成像的方位分辨率，提升了目标的定位性能。