雷达基本原理是通过处理目标反射的电磁波信号提取雷达目标信息。因此，目标反射信号的采集和处理是雷达信号处理的基本内容。然而，在宽带和超宽带雷达发展方面，受制于当前模数转换技术水平，基于奈奎斯特采样定理的雷达信号采集难以满足实际需要。近年来发展的压缩感知理论，将高维稀疏信号随机线性投影到低维空间实现压缩测量，为雷达信号的采集提供了新思路。基于压缩感知理论的雷达信号采集根据回波信号的稀疏度设置采样率，可极大地降低对模数转换采样速率的要求，节省信号采样成本和减轻信号存储的负担。　　正交压缩采样是基于压缩感知理论发展的雷达信号采集理论之一。该理论架构于正交采样理论和压缩感知理论，面向射频信号或带通信号实现正交和同相分量信号的压缩采样。正交压缩采样理论不仅可实现宽带和超宽带信号的有效采样，同时极大地降低采集信号的数据量。　　但是，正交压缩采样获取的数据不同于奈奎斯特采样数据，因此，需要发展新的雷达信号处理方法。本文以正交压缩采样数据为基础，重点研究目标参数估计问题。为了方便，本文将基于正交压缩采样的雷达称为正交压缩采样雷达。本文主要贡献如下:　　1.正交匹配追踪算法终止条件的盲设置问题　　对正交压缩采样数据，正交匹配追踪算法可有效地估计目标参数，但是，参数估计性能与算法的终止条件密切相关。传统的终止条件需要目标信号的稀疏度、信噪比等先验信息，不利于实际应用。本文根据目标检测理论提出了一种不需要先验信息的正交匹配追踪算法终止条件;理论分析表明采用新终止条件的正交匹配追踪算法能够在实际环境中以一定高概率准确估计出目标时延。计算机仿真实验验证了新终止条件的有效性和实用性。　　2.正交压缩采样雷达的目标时延-多普勒估计　　正交压缩采样雷达获取的多脉冲雷达数据可以按照慢时间维和压缩采样时间维排列成二维矩阵数据结构。本文根据这一数据结构特点，将经典的脉冲多普勒处理方法拓展到正交压缩域，发展了一种压缩采样脉冲多普勒处理方法。该方法首先在慢时间维上对数据矩阵进行离散傅里叶变换，并在压缩采样时间维上对变换后的数据矩阵进行压缩域匹配滤波和门限检测获得目标的多普勒估计;然后在压缩采样时间维上利用稀疏重构方法获得目标的时延估计。本文对提出的脉冲多普勒处理方法，在目标检测性能和信号处理增益等方面进行了深刻的理论分析和性能仿真，揭示了方法的有效性和正确性。计算机仿真实验表明正交压缩采样雷达，在1/8奈奎斯特采样速率的情况下，当目标信噪比不低于-25dB时，可达到奈奎斯特采样雷达的性能。　　3.窄带干扰环境中正交压缩采样雷达的目标参数估计　　窄带干扰是常见的雷达干扰，严重影响了正交压缩采样雷达的参数估计性能。本文利用窄带干扰信号的慢时变特性，提出了一种窄带干扰环境中正交压缩采样雷达的目标参数估计方法。该方法首先定义短时正弦基底用以表示窄带干扰，并揭示了窄带干扰的块稀疏特性;然后将干扰环境中的目标参数估计问题转变为块稀疏向量和一般稀疏向量的组合估计问题;最后利用接收信号的内在特点，提出了由块稀疏重构算法与一般稀疏重构算法级联的估计算法，实现干扰抑制与目标参数估计。基底表示的准确性与估计算法的有效性保证了高效的干扰抑制性能与目标参数估计性能。该方法也适用于奈奎斯特采样数据，能实现比传统特征子空间方法更好的干扰抑制性能。　　4.转发式干扰环境中正交压缩采样雷达的目标参数估计　　转发式干扰通过形成雷达虚假目标的方式干扰雷达，是干扰雷达的常用形式之一。本文基于最大信号干扰比准则的干扰抑制思想，提出了一种转发式干扰环境中正交压缩采样雷达的目标参数估计方法。该方法假设在一个相关处理间隔内不同发射脉冲的雷达波形相互近似正交，首先在压缩采样时间维上进行白化处理，然后通过稀疏估计技术进行目标参数估计。该方法通过对正交匹配追踪算估计目标参数原理的分析，将正交匹配追踪算法每次迭代中需要进行的二维匹配滤波分解为依次进行匹配滤波与离散傅里叶变换，从而降低计算和存储需求。同时，本文给出了白化协方差矩阵的估计方法，并理论分析了正交压缩采样雷达白化处理的抗干扰性能。