MIMO雷达作为21世纪初提出的新概念雷达,在系统分析、波形设计、信号检测、参数估计和电子对抗等方面具有突出的优势。其中,MIMO雷达的目标角度估计是近年来非常活跃、发展迅速的一个研究热点。然而,当前研究通常假设环境中不存在强干扰且背景为高斯白噪声,也缺乏在大量虚拟阵元条件下解决高计算复杂度问题的实用方法,难以适应日益复杂的电磁环境的严峻挑战。针对相干和非相干混合信源、非理想噪声背景、强电子干扰和大虚拟阵元数等MIMO雷达作为军用电子侦察器所面临的突出问题,本文研究了 MIMO雷达在复杂电磁环境下的目标角度估计方法,具体工作可概括为如下五个部分:第一部分,为解决色噪声背景下相干信源的角度估计问题,将改进的空间平滑算法与空间差分算法相结合,提出了修正的前后向空间差分平滑(IFBSDS)算法,既可以对相干信源解相干,又可以抑制色噪声的影响;为了进一步减小IFBSDS算法的运算量,又提出了基于维纳滤波的改进前后向空间差分平滑(MWF-IFBSDS)算法,避免了子空间类算法的特征值分解运算,并且具有与IFBSDS算法相当的性能,更符合MIMO雷达信号实时处理的现实需求;理论分析和仿真实验表明,MWF-IFBSDS算法在低信噪比和小角度间隔的情况下比FSS、FBSS、MUSIC、ISDS等算法具有更好的角度估计性能,并且具有较强的阵元节省能力和信源过载能力。第二部分,为解决冲击噪声背景下相干信源的角度估计问题,提出了一种适用于单基地MIMO雷达的基于降维分数低阶协方差矩阵的共轭旋转不变子空间(RCC-FLOM)算法,采用构造的分数低阶协方差降低了冲击噪声的影响,再根据共轭旋转不变子空间方法对信源解相干,弥补了二阶统计模型算法不适用于冲击噪声的缺陷;提出了一种适用于双基地MIMO雷达的基于无穷范数归一化预处理和稀疏表示的(INN-SR)算法,先采用无穷范数归一化预处理降低了冲击噪声的影响,再利用稀疏分解构造恢复字典估计出目标角度,该算法无需已知信源个数并且可以实现波达方向和波离方向正确配对;仿真实验表明所提算法相比FLOM-MUSIC算法、FLOS-FAF算法具有估计成功概率高、低信噪比情况下均方根误差小的优点。第三部分,为解决非平稳噪声背景下相干信源的角度估计问题,提出了一种基于斜投影算子和Teoplitz矩阵重构(CVTR-OP)算法。首先利用Toeplitz重构方法把非平稳噪声转化为高斯白噪声,其次利用斜投影算子在回波数据的协方差矩阵中排除独立和相关信源的分量,最后根据经典子空间谱估计方法估计出相干信源的角度;理论分析和仿真实验表明,所提算法没有阵列孔径损失、适用于各种阵列结构,比MWF算法具有更好地适应非平稳噪声的能力,并且信源过载能力和阵元节省能力强。第四部分,为解决强干扰背景下弱信源的角度估计问题,给出了信源保向正交性的定义,分析证明了强、弱信源的保向正交性条件;在此基础上,提出了一种改进的干扰阻塞角度估计(DO-JJM)算法,先用信源的保向正交性估计出干扰源角度,再用构造的阻塞矩阵剔除强干扰的接收数据,最后用MUSIC算法估计出目标的角度;仿真实验表明所提算法在成功概率和均方根误差方面均要优于目标角度有2°侦察误差的JJM算法,与目标角度精确已知的JJM算法的性能基本一致,并且无需预知干扰源的精确角度,更加适合复杂电磁环境下干扰定向的实际应用。第五部分,为解决大虚拟阵元数条件下高复杂度的角度估计问题,利用非圆信号的特性和欧拉公式提出了两种收发旋转不变因子为正切或余弦函数的ESPRIT-like算法;由于无需进行酉变换,并且不需要进行谱峰搜索,所提ESPRIT-like1算法具有最小的运算量,而ESPRIT-like2算法的运算量也较为适中,均小于CU-ESPRIT和PM-CU-ESPRIT算法;仿真结果表明,ESPRIT-like1算法角度估计的RMSE要大于其它几种算法,这是因为该算法没有实现阵列孔径的扩展,而ESPRIT-like2算法与CU-ESPRIT算法的RMSE基本相当。总之,上述研究工作在一定程度上解决了复杂环境下MIMO雷达角度估计所面临的多个现实问题,进一步推动了MIMO技术在军用雷达装备中的应用。