现代大型高炉属于耗能巨大的“黑箱”设备。在高炉生产过程中，操作人员无法直接观测炉内料面形状和分布，难以实现对冶炼流程的有效优化和监控。对炉内料面的实时监测不仅有助于优化冶炼流程，提高冶炼质量，同时也有助于实现节能减排的目标。多输入多输出(MIMO)雷达作为一种新型的成像体制雷达，具有实时性好、分辨能力高、抗干扰能力强等诸多优点，被广泛应用于各个领域。本文以对高炉料面进行实时监测为背景，采用MIMO成像雷达体制，研究了基于MIMO阵列的高炉雷达三维快速成像算法。
　　首先，论文基于MIMO雷达成像的基础理论，对MIMO雷达数据获取方式、天线布阵、阵列性能、分辨率与阵元间隔等开展了研究。其中，重点研究了MIMO雷达的阵列性能，并对所采用的正交MIMO阵的方向图进行了仿真和分析。
　　其次，研究了一维成像算法，该部分是三维成像算法的基础。分别对一维纵向成像和一维横向成像算法进行了推导，重点研究了一维纵向成像，给出了纵向成像的仿真结果，并对结果进行了分析。
　　在此基础上，开展了基于MIMO阵列的高炉雷达三维快速成像算法的研究。研究了基于时域处理的反向投影算法和基于频域处理的距离徙动算法，将两种算法在MIMO雷达三维成像模型下进行了推导。为了进一步提高成像速度，提出了一种基于MIMO阵列的高炉雷达三维快速成像算法，将其命名为距离角度域算法。对三种成像算法进行了计算机仿真，给出了三种算法的成像仿真结果，通过对三种算法的浮点运算量和成像质量的对比分析表明，在同样的计算仿真条件下，本文提出的距离角度域算法具有更好的运算效率和良好的成像质量。