在过去数十年间,多输入多输出（Multiple-Input Multiple-Output,简称MIMO）雷达由于其独特的工作运行方式和由此产生的极高的空间目标分辨力而吸引了大量相关的研究人员和从业人员的关注。与传统相控阵（Phased Array,简称PA）雷达体制不同的是,MIMO雷达系统可以通过其天线发射多个相关或不相关的探测信号以提升其空间分集性。然而,现有的MIMO雷达波形设计及目标定位算法主要针对工作在理想情况下的雷达系统,这将限制其适用范围并且易受应用环境影响。因此,本文主要研究非理想情况下的MIMO雷达发射波形设计及目标定位方法。随着大规模MIMO天线阵列的应用,若发射端依旧使用理想的高分辨率数/模转化器（Digital to Analog Converts,简称DACs）将导致极大的系统功耗以及高昂的硬件成本。因此,本文针对配备有1比特DACs（低分辨率数/模转化器的极限情况）的MIMO雷达系统提出一种全新的波形设计方法。通过最小化发射波束方向图的集成主旁瓣比（Integrated Sidelobe to Mainlobe Ratio,简称ISMR）,绝大部分发射能量将被集中在主瓣范围之内并且使泄露至旁瓣的能量最小化。此外,传统MIMO雷达需要发射理想的完全正交信号以保证各个回波之间相互独立,但由于此时的发射功率在整个空域均匀分布,系统输出信干噪比（Signal to Interference plus Noise Ratio,简称SINR）被显著降低。因此,本文还将介绍一种基于非正交波形设计的MIMO雷达目标定位算法。具体而言,我们首先通过优化发射信号波形互相关矩阵将发射能量尽可能的集中在主瓣范围。紧接着,利用旋转不变子空间算法（Estimation of Signal Parameters via Rotational Invariance Techniques,简称ESPRIT）对目标进行精准的定位。针对雷达接收阵列存在互耦合误差的情况,本文提出了一种单目标自校正方法。该方法能够同时估计阵列误差的互耦合系数和目标方位参数。首先,利用互耦系数矩阵为带状托普利兹的特殊结构,我们在无任何先验信息的情况下使用ESPRIT算法对目标进行精确定位。最后,通过求解线性方程组我们可以求得互耦系数矩阵。