多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output，MIMO)雷达是近年来新兴的一种雷达体制。利用MIMO雷达多通道观测的优势对飞机、导弹、舰船等运动目标成像，能够克服传统成像技术中的缺陷与不足，显著缩短成像时间，降低成像对目标运动状态的要求，并且还可以实现三维成像，有着广阔的应用前景，值得深入开展研究。　　本论文围绕非合作运动目标的MIMO雷达成像这一主题，旨在利用MIMO雷达多发多收的体制优势，提高对非合作运动目标的成像性能。文章首先研究了一种结合MIMO雷达与逆合成孔径雷达(Invers Synthetic Aperture Radar, ISAR)的二维成像技术(MIMO-ISAR)，可有效减少物理阵元数，缩短相干积累时间。针对该技术，重点讨论了目标转速估计、运动补偿和信号处理方法等问题。接下来，又研究了基于窄带双基地MIMO雷达的三维成像技术，可直接利用窄带发射信号进行三维高分辨成像，有效降低了系统硬件成本。　　论文的主要工作可概括为如下四个部分:　　第一部分首先分析了MIMO-ISAR成像的二维几何和信号模型，讨论了成像原理等基础问题。为对MIMO-ISAR的空时二维采样数据进行联合相干处理，需要估计转台目标的旋转速度，而现有基于最小熵准则的方法运算量巨大。为此，本文又提出了两种新的MIMO-ISAR目标转速估计方法:　　1)基于通道相位差的方法。该方法充分利用了MIMO雷达多通道观测的优势，首先估计各通道回波中的线性相位系数;然后根据最小二乘(Least-Squares，LS)准则计算相邻通道间相位系数的差异，并由此得到目标的转速。　　2)基于二维频率估计的方法。该方法首先通过基于子空间旋转不变性的2DESPRIT算法估计目标散射点的离散多普勒频率和空间频率，然后利用二维频率间的线性耦合关系，通过随机霍夫变换(Random Hugh Transform，RHT)估计两者比值，最后通过该比值得到目标转速。　　上述两种方法均利用了现代谱估计算法的超分辨性能，具有较高的参数估计精度，且运算量均低于现有基于最小熵准则的方法。计算机仿真验证了这两种方法的有效性和优越性。　　第二部分研究了一种基于空时处理的MIMO-ISAR成像方法。传统基于回波重排的MIMO-ISAR成像方法需对重排后的一维回波信号进行均匀插值。然而，插值操作的运算量较大，且若插值不准确，还会对成像质量产生明显的影响。为直接利用非均匀采样的MIMO-ISAR回波信号进行成像，提出一种基于空时处理的成像方法。在估计得到回波信号空时谱分布情况的基础上，该方法首先通过空域与慢时间域的波束形成处理将目标回波中模糊的谱分量一一提取出来，并重新拼接为无混叠的完整空时谱;然后将不模糊的空间频率值转换为散射点横向坐标，从而得到目标的方位向图像。与现有基于回波重排的成像方法相比，该方法不需要对回波进行复杂的均匀化插值，运算效率更高。在此基础上，本文又分析了空时处理解空间频率模糊后的信号比改善情况，并通过仿真实验对理论分析进行验证。结果表明，当MIMO-ISAR回波信号满足空间均匀采样时，该方法的信噪比改善系数达到最大。　　第三部分提出了两种MIMO-ISAR超分辨成像方法:　　1)基于空间频率解模糊的MIMO-ISAR超分辨成像方法。对回波信号进行多普勒处理后，该方法首先通过酉ESPRIT算法和投影变换，估计散射点的多普勒频率和空间频率;然后利用估计精度低、不模糊的多普勒频率，解出估计精度高但可能发生模糊的空间频率的真实值;最后，将解模糊后的空间频率值转化为散射点的横向坐标。相比基于回波重排和基于空时处理的MIMO-ISAR成像方法，该方法可获得更高的方位向分辨率，且在不影响成像质量的情况下进一步降低了成像积累时间，从而使得大部分非合作目标都能满足在成像期间均匀运动的假设。　　2)针对MIMO-ISAR多通道观测结构导致运动补偿困难的问题，提出一种基于稀疏重建和空间频率解模糊的MIMO-ISAR联合运动补偿和超分辨成像方法。该方法利用目标回波信号的稀疏特性，首先采用一种结合正交匹配追踪(Orthogonal MatchPursuit，OMP)算法和最大似然估计(Maximun Likehood Estimation，MLE)的迭代最小化方法，在重建目标多普勒-空间频率场景的过程中同时进行平动相位误差补偿;然后利用散射点的多普勒频率解其空间频率的模糊。结果表明，该方法可自适应地处理由目标平动引入的相位误差，且在成像积累时间较短或目标转角较小的情况下，仍能得到高质量、高分辨率的MIMO-ISAR图像。　　第四部分针对非合作运动目标的三维成像问题，给出了一种新的成像技术——基于窄带双基地MIMO雷达的三维成像。在对回波信号进行匹配滤波和相位补偿后，该方法首先利用双基地MIMO雷达的矩形发射和接收阵列，分别从不同视角对目标进行二维方位-方位向成像;然后根据收发阵列分别获得的散射点二维方位向坐标与其三维坐标间的投影关系，重构出目标的三维图像。与现有宽带单基地MIMO雷达三维成像相比，该成像方法采用双基地配置，提升了雷达的战场生存能力和对隐身目标的成像能力;且通过发射窄带信号，大幅降低了硬件成本，还使该系统在实现高分辨成像的同时，具备较强的目标探测能力。同时，由于窄带信号较低的距离分辨率，该方法还可避免一般宽带成像中必需的距离包络对齐。仿真结果表明了该方法的有效性。