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雷达是一种利用电磁波对目标进行探测的电子装置。它将电磁波以定向方式辐射至空间中并接收空间内目标反射的回波,借此计算出目标的方向,距离和速度等信息。因此,雷达在探测和感知方面具有广阔的应用场景。毫米波雷达是工作在毫米波波段的雷达。由于工作波长较微波雷达更短,因此可以提供更高的成像分辨率;同时凭借主动的探测方式和电磁波的物理特性,可以在烟尘、雾霾、黑暗、强光等环境下稳定工作,具有很强的环境适应性。然而,由于受限于瑞利极限,常规的毫米波雷达在进一步提高成像角度分辨率方面存在困难,制约了毫米波雷达在精细化感知成像领域的广泛应用。因此,本文以提高毫米雷达角度分辨率为研究目的,利用多输入多输出（Multi-input Multi-output,MIMO）技术和阵列信号中的超分辨到达角（Direction of arrival,DOA）估计算法,实现对目标的超分辨测角。主要研究工作包括:（1）学习基于锯齿波调制的调频连续波（Frequency Modulated Continuous Wave,FMCW）雷达距离、速度和角度的测量原理,分析发现影响毫米波雷达成像分辨率的一个关键因素为角度分辨率。为了提高毫米波雷达的角度分辨率,研究了利用虚拟阵元来扩大阵列孔径的MIMO技术,建立基于FMCW发射波形的时分复用（Time Division Multiplexing,TDM）MIMO雷达的信号模型。（2）为了进一步提高毫米波雷达的成像分辨率,对常用的Capon、MUSIC、Root-MUSIC、ESPRIT等DOA估计算法进行了介绍,并根据TDM MIMO雷达的信号模型,对TDM MIMO雷达的DOA估计算法进行了仿真对比。对前后向空间平滑和改进的MUSIC两种去相干算法进行了对比分析。基于前后向空间平滑算法和Root-MUSIC算法,本文提出了一种去相干酉Root-MUSIC算法并开展了仿真实验,实验结果表明,该算法不仅能减少计算时间,而且还具有优越的去相干性能。（3）对毫米波雷达距离-角度二维成像信号模型进行研究,基于该信号模型提出了一种结合DFT（Discrete Fourier Transform）测距和去相干酉Root-MUSIC算法测角的二维成像算法。对本文实验测试的毫米波雷达硬件平台和相关参数进行了介绍,给出了本文提出的距离-角度二维成像算法的信号处理流程。最后利用毫米波雷达硬件分别在室外场景和室内场景中进行实验测试,验证了本文所提出距离-角度二维成像算法在解相干和超分辨率测角方面的优越性能。