多输入多输出(MIMO)雷达是近年来兴起的一种新型体制雷达,其基本思想是通过天线控制单元,保证每个阵元同时发射多路相互正交的信号,同时阵列天线的多个阵元同时接收信号。由于发射信号的相互正交性,发射信号不会在空域内合成有效波束,保证了发射信号的全空域覆盖性,进而可以实现对整个空域的全方位探索。同时由于MIMO雷达的发射波形多样性,增加了敌方侦察接收的难度,具有较强的抗截获能力。在接收端,经过匹配滤波对信号进行分离,然后在利用发射和接收数字波束形成(DBF)可以同时合成多个波束,提高雷达对目标的探测效果。因此,MIMO雷达在目标搜索、定位、跟踪等领域得到了越来越广泛的应用。MIMO雷达的信号处理方式与其它雷达体制不同,其中波束形成和脉冲综合是MIMO雷达和常规阵列雷达信号处理的主要区别,也是MIMO雷达信号处理的关键技术所在。由于在接收端同时多波束合成,导致数据量十分庞大,因此工程实现中必须提高MIMO雷达硬件平台的处理能力。随着数字技术时代的到来,数字信号处理芯片以及现场可编程门阵列芯片的技术和制造工艺都有了质的飞跃,新型芯片的数据处理效果越来越好、存储资源越来越多、数据的传输速率越来越快,使得MIMO雷达实时信号处理成为可能。针对以上技术背景,本文结合具体科研项目和MIMO雷达的原理以及信号处理理论,对MIMO雷达的回波信号进行建模并研究MIMO雷达信号处理流程。最后,以课题组MIMO雷达目标搜索项目为背景,设计了系统所需信号处理的实现流程,并在FPGA以及DSP上完成工程实现。首先,介绍了MIMO雷达的基本原理,建立了MIMO雷达的信号模型,并分析了其发射能量分布图的特点。然后,阐述了数字波束形成和脉冲综合的基本原理,分析了几种经典的目标检测算法,包括动目标检测、恒虚警检测、比幅单脉冲测角等算法,并给出了相关的仿真分析。接着,阐述了MIMO雷达信号处理系统的硬件组成及各模块的功能。该信号处理系统主要采用模块化和开放式系统架构,并使用FPGA+DSP作为信号处理算法的基本运行平台,针对系统功能需求,文中对系统的硬件资源及性能作了详细分析。最后,本文研究了基于FPGA+DSP的MIMO雷达信号处理程序的设计与实现,根据项目需求和系统资源,构建信号处理软件系统及算法模块的功能框架。经过调试,系统运行正常并实现了对空间目标的有效探索。