多发多收（Multiple Input Multiple Output,简称MIMO）雷达作为一种新型体制的雷达,由通信系统中收发分集的思想衍生而来,凭借良好的抗干扰性能、等效大孔径天线阵列以及低截获性等优点,在工程项目中得到广泛的应用。MIMO雷达的优势来源于不同发射波形之间良好的正交性,因此规避通道间的互相干扰、设计正交性优良的发射波形是保证MIMO雷达各项应用指标的关键技术。本文针对MIMO雷达在实际工程中的应用,通过码分多址（Code Division Multiple Access,简称CDMA）的方法进行波形设计。在多维信号处理过程中,本文提出了基于相位补偿的解速度模糊方法和基于后向投影的高分辨测角算法。为解决实测中遇到的在强地杂波中检测静止和慢速目标的问题,本文提出了基于检测前识别的多时间尺度恒虚警（Constant False Alarm Rate,简称CFAR）检测方法。在检测前基于各类型回波在多时间尺度统计结果上的不同,区分和识别运动目标、静止目标和杂波,减少杂波统计量和目标统计量的干扰,提高对静止目标的检测性能。本文的主要工作及创新点如下:1.提出了一种可以用于雷达波形设计的动力学系统构造方法,基于神经网络的函数拟合特性构造动力学系统,通过动力学系统产生混沌序列,将其应用于雷达发射波形的相位编码中。2.面向波形的应用特征构造代价函数,以忆阻神经网络的神经元系数为代价函数的输入,优化出对应代价函数最小的一组神经网络系数,将其应用于发射波形后可以产生具有低敏感度、高峰值副瓣比和窄主瓣宽度等良好的应用特征。对该系数构造的忆阻神经网络动力学系统进行动力学行为分析,并对比基于泰勒展开函数拟合特性的动力学系统构造方法,仿真结果表明了本文方法在算法复杂度、运算量以及混沌性方面的优势。3.对回波进行对多个维度的信号处理,分析雷达各项技术指标,为解决因脉冲重复周期过长而导致的测速范围过低,并在目标速度超过最大测速范围时产生速度模糊的问题,提出了一种基于相位补偿的解速度模糊方法。对比了不同测角算法的性能,并利用统计式与相参式MIMO雷达结合的方法提出了一种基于后向投影的高分辨测角算法。4.类比检测前跟踪提出了检测前识别的概念,利用对背景环境的杂波统计,提出基于检测前识别的多时间尺度双参数恒虚警检测方法。通过对目标进行初步检测和识别,辨别目标类型与杂波信息,利用识别的结果进行反馈,用基于时间尺度与反馈系统结合的循环检测器结构来提升检测效果。最后对论文的工作进行了总结,并指出有待进一步研究探索的问题。