随着科技的不断发展,信息技术已深入各个领域,信息对抗与反对抗的斗争也更加激烈,为了适应现代化信息战的要求,在侦察、干扰、探测和通信一体化的过程中,新体制的多输入多输出(MIMO)雷达应运而生。MIMO雷达具有良好的分集特性,可在空域、频域、极化域等域分集,其发射波形的自由度很高,并且具有良好的低截获、抗干扰性能,电子对抗方难以侦察到其完整信息,因此欧洲、美洲、亚洲和澳洲等地科研人员对MIMO雷达的侦察技术研究愈发重视。本文针对以上问题,将两种体制的MIMO雷达作为研究对象,在分析了不同MIMO雷达信号各自特点的基础上,研究了MIMO雷达信号在不同变换域的特点和相关的信号检测理论,研究了低信噪比情况下MIMO雷达信号检测和信号数估计方法,通过层层的理论推导和仿真实验,验证了各种方法的有效性。主要工作为:1.研究了三种基础MIMO雷达信号的特征和其低截获性,建立了针对集中式MIMO雷达和分布式MIMO雷达的侦察模型,分析了常用检测方法的原理和性能,为后文研究低信噪比检测方法和信号数估计奠定基础。2.分析了时域自相关检测方法的检测原理和对MIMO雷达信号的检测性能,将其推广到分数阶频域,提出了分数阶频域自相关信号检测方法,通过分数阶傅里叶变换将LFM-MIMO雷达信号带宽压缩,再通过自相关计算获取多个信号的积累增益。仿真结果表明,该方法比常规检测算法具有更好的低信噪比检测性能。3.分析了LFM-MIMO信号分数阶频域的特征,提出了基于信息熵的谱噪声抑制方法,通过计算FRFT(Fractional Fourier Transform)谱的信息熵加权矩阵来抑制噪声。仿真结果表明,谱噪声抑制算法对信号分数阶频域自相关检测方法有提升。4.研究了MIMO雷达信号数估计模型,提出了逐级解混后再进行子载波数估计的模型。分析了常规子载波数估计方法对MIMO雷达信号数估计的性能,在此基础上,研究了一种分布式MIMO雷达信号数估计方法,首先根据空域信息对时域重叠信号进行时域划分,再对划分后的时域信号进行数字空域滤波,最后对滤波后的时域信号进行信号数估计,计算出总的MIMO雷达信号数。仿真结果表明,该方法可较好的估计出分布式MIMO雷达子载波数。