MIMO雷达是本世纪初提出的一种新体制雷达。由于空间分集、波形分集等技术的应用,与传统的相控阵雷达相比,MIMO雷达能够获得更优的目标检测性能和参数估计性能。本文主要对单基地MIMO雷达波达方向(DOA)估计问题进行了研究。首先介绍了三种典型的DOA估计方法:波束扫描法,最大似然法和MUSIC算法在MIMO雷达中的应用。其次推导了多目标情况下目标方位角度以及目标复幅度对应的克拉美罗界(CRB)。得知CRB主要与收发阵列的导向矢量以及发射信号的相关矩阵有关。文中比较了发射正交信号与相干信号,以及发射阵元间距改变的情况下对CRB的影响。结果表明MIMO雷达在理论上能够获得优于相控阵雷达的DOA估计性能。最后根据CRB矩阵进行了发射波形的优化设计,并给出了优化后的功率方向图以及DOA估计的CRB。仿真结果表明波形优化设计能够进一步增加DOA估计的精确性。