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多输入多输出雷达(MIMO radar,Multiple-Input Multiple-Output radar)利用多个发射天线发射信号和多个接收天线接收目标回波信号进行处理,并通过分集增益获得了一些优良特性。这些优点使其获得了良好的应用前景。本文从以下几个方面进行了研究。其一,研究了MIMO雷达的长时间积累算法。MIMO雷达进行长时间积累的优势在于它可以进行几百以至于上千个积累脉冲数的积累而不需要考虑跨波束的问题。由于它是通过计算来形成发射波束和接收波束,发射波束为多个宽波束,甚至可以充满整个空间以凝视方式工作,而无需波束扫描。在非相参积累方面,主要针对Hough变换进行了改进,提出了快速方法和机动运动目标积累检测方法;在相参积累方面对于包络插值移位补偿和频域联合补偿方法进行了改进,并提出了采用Zoom-FRFT等分级FRFT进行速度和加速度局部细估的方法。在MIMO雷达实现中,综合空间积累及本文中所提的慢时间积累方法来实现多目标情况下的机动弱目标的搜索和跟踪的性能优于相控阵体制雷达。其二,研究了MIMO雷达基于合成宽带的高分辨成像技术。MIMO雷达进行合成宽带高分辨成像的优势在于可同时接收多个子带信号合成宽带从而提高了成像效率和效果。本文提出了改进的频域合成方法,这种方法不仅适用于小场景也适用于大场景的应用。本文还在参数选择、栅瓣和旁瓣抑制、幅度和相位校正及运动补偿等几个方面进行了分析,提出了适合于工程应用的实现途径。在高分辨检测方面本文结合文献中提出对于低信噪比下基于神经网络的检测方法。相比已有方法本文中的方法通用性强且适用于工程实现。其三,研究了基于VPX总线及TMS320C6678多核DSP硬件平台的MIMO雷达信号处理软件的高性能实现问题。相比基于CPCI总线和单核DSP平台的系统实现,本文中的系统实现在并行性能、运算能力和成本等方面都具有明显优势。但是,由于新平台自身的复杂性,且缺乏成功的借鉴经验,因此在初始开发阶段存在很多难点需要攻克。本文在介绍信号处理系统设计、硬件平台和支撑软件设计的基础上对MIMO雷达信号处理软件设计方法和关键问题进行了深入而细致的研究并给出了实现方案和解决方法,并在项目组搭建的MIMO雷达原理实验系统的基础上进行了实验和验证。文中对实验目的、实验条件、实验原理进行了介绍,并给出了实验结果。实验结果表明了MIMO体制雷达的优势及研究算法的有效性和实用性,同时也证明了MIMO雷达信号处理软件并行设计的可行性和高效性。