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多输入多输出(multiple input multiple output，MIMO)雷达系统是由多个发射单元和多个接收单元组成的，它借鉴相控阵雷达和综合脉冲孔径雷达(SIAR)的特点，利用发射正交波形所带来的空间分集特性及增加的系统自由度，采用先进的信号处理技术，能够获得目标探测、参数估计、杂波与干扰抑制、抗摧毁、反隐身等能力的大幅提升。然而，多个发射和接收通道带来的通道不一致问题，严重影响目标检测的效果，使测向测距性能急剧下降。同时，MIMO雷达系统多采用正交窄带信号，常规脉冲压缩处理只针对单个天线单一载频的单次回波，获得的距离分辨率较低，如何充分利用各发射天线之间的发射信号频率带宽，获得高的距离分辨率成为需要解决的问题。本文针对这些问题，进行了如下研究: (1)研究了MIMO雷达的基本原理和系统结构。首先建立了MIMO雷达的信号模型，针对目前两种常用的MIMO雷达信号处理系统结构进行分析与对比，选取了一种适合本课题的系统结构。 (2)提出了基于匹配滤波的MIMO雷达带宽合成方法，并将其与已有的基于解线频调的MIMO雷达带宽合成法进行比较与分析。基于匹配滤波的带宽合成法是一种适用于大规模MIMO雷达系统的新方法，它能够充分利用发射信号带宽、有效地降低副瓣，实现高分辨全距离段处理，适用于跟踪、搜索多种模式。 (3)提出了一种MIMO雷达的发射和接收通道一致性校正方法，提取各通道相对于基准通道的时延、幅度和相位误差并将其补偿，以克服通道误差带来的不良后果。本文分别采用线性调频信号和相位编码信号对通道进行校正，比较两种信号的误差提取效果，并详细分析了两种信号对相位校正产生差异的原因与影响因素。 (4)结合现有的VPX信号处理平台，给出了一种实时MIMO雷达信号处理流程的设计方案，并完成了基于该平台的实时MIMO雷达带宽合成模块软件算法的工程实现，满足了系统的实时性要求。