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随着对MIMO雷达研究的深入，越来越多的学者开始着眼于系统性能改进、参数估计精度的提高、信号波形设计等方面的研究。MIMO雷达利用发送和接收天线的组合，形成虚拟扩展阵列，获取信号的相位延迟信息，实现对目标方向的精确估计。 ＭＩＭＯ雷达发射天线阵同时发射多个信号，不同天线发射的信号彼此正交。在接收天线阵的阵元输出端,一组匹配滤波器用于提取目标对不同发射天线所发信号的回波信号。与常规的相控阵雷达相比，多重传输波形的选择和自动调节波形的选择给了MIMO雷达更优越的能力。ＭＩＭＯ雷达增加了接收阵列的孔径，提高了角度估计精度和分辨率。同时也增加了处理单元内被处理目标的个数。ＭＩＭＯ雷达是利用波形正交实现虚拟阵列，阵列的孔径增加，但由于波形正交性的不理想，也增加了旁瓣。此外，在双基地MIMO中,收发阵列间距较大，目标相对于发射阵的角度(DOD),接收阵的角度（DOA）不同。在ＭＩＮＯ雷达同时实现ＤＯＡ和ＤＯＤ估计所采用的方法与传统的双基地雷达的方法不同，需要开展研究。本研究首先通过仿真计算比较多种传统的角度估计算法在双基地MIMO雷达的性能。在此基础上，提出了一个双基地MIMO雷达系统的角度估计算法。该算法基于Unitary ESPRIT技术，应用双范德蒙结构和中心对称的双基地MIMO雷达阵列流型,转换为实值计算，并自动配对发射角(DOD）和接收角（DOA）的估计，通过仿真验证该算法的性能正确性。二相编码序列（BPSK）和多相码波形具非圆信号特性在，研究了两种信号波形的基础上，提出了利用信号的非圆特性实现对目标方位估计的算法。。在无线电通信中,为了带宽扩展和将信息传输到多用户环境中，开发了非圆二相编码序列(BPSK)信号。但在传统的雷达中，该特性并没有得到应用，本研究将所接收到的非圆信号，通过利用正定的Hermitian协方差矩阵和椭圆形协方差矩阵处理，构建一个扩展的共轭对称矩阵。然后，利用Unitary ESPRIT的方法进行实值运算，从而得到双基地MIMO雷达对目标ＤＯＡ和ＤＯＤ的精准估计。仿真结果验证了该算法的可行性和正确性。论文的最后设计了一个双基地MIMO雷达系统，并基于退火算法给出了雷达所采用的信号波形，及阵列的分布形式。利用仿真方法分析了系统的信号处理方法，仿真结果证明MIMO雷达系统整体设计的性能及对目标ＤＯＡ和ＤＯＤ角度估计的有效性。