随着飞机平台对隐身化、智能化、全向感知等需求的日益增强,机载雷达也由传统机头单平面阵向“随机”布阵的蒙皮化分布式共形阵发展。机载分布式共形阵列雷达具有探测威力大、探测精度高、搜索视角广、隐身性能好、工作模式灵活多样等特点,是未来机载雷达发展的重要技术方向。但是,机载分布式共形阵列雷达信号处理也还存在着若干关键技术需要解决。首先,针对不规则机载平台分布式布阵很难实现均匀布阵,二是机载小平台限制了阵列空间自由度,以上在机载雷达被动探测时将对目标多维参数高精度估计实现造成较大影响;其次,机载共形阵列流形会造成杂波距离相关性问题,加上机载雷达下视时常面临高度非均匀杂波环境,以上将导致采用空时自适应信号处理（STAP）时,杂波协方差矩阵估计所需的独立同分布杂波训练样本很难满足。综上,针对机载分布式共形阵列雷达多维参数高精度估计和STAP处理面临的问题已成为亟需解决的问题。本文针对机载雷达非均匀布阵下多维参数高精度估计和共形阵STAP处理的几个关键问题为着眼点,开展理论研究和试验验证,具有重要的理论意义和应用价值。本论文开展的主要工作概括如下:1)针对机载分布式共形阵列雷达空域自由度受限、均匀布阵困难等影响目标多维参数估计性能和系统复杂、计算量大的问题进行了研究。首先,提出了一种基于空时嵌套采样和线性算子的多目标角度-极化-频率联合估计算法。该算法利用多个CPI间的RCS分集特性构造虚拟的极化-空-时阵列流形实现自由度的扩展;推导了利用线性算子估计信号子空间估计方法;最后,利用ESPRIT算法的思想实现了目标自动配对的角度、极化和多普勒频率估计。该算法构建的嵌套采样结构可获得参数估计性能较大提升。其次,提出了一种基于空时嵌套采样和单比特量化的多目标角度-频率联合估计算法。证明了当信噪比不是很高时,单比特量化的阵列相关矩阵与非量化阵列相关矩阵具有相同的特征结构。因此,可利用传统的非量化阵列参数估计算法用于单比特量化阵列参数估计。该算法利用嵌套采样同样提高了目标参数联合估计精度,又利用单比特量化结构降低了系统采样、传输、存储复杂度。2)针对机载共形阵列雷达下视工作时面临的高度非均匀杂波环境和阵列流形引起的杂波非平稳问题,使得统计STAP方法所需的独立同分布杂波训练样本很难满足条件,本文结合机载雷达杂波空时谱稀疏特性,提出基于贪婪迭代算法的稀疏恢复STAP方法可大大降低对独立同分布杂波样本的要求。基于此,提出了一种扩展子空间追踪的贪婪迭代算法,该算法可预估稀疏度,且具有良好的重构性能,计算复杂度低。最后,利用MCARM数据对基于该算法的STAP性能进行验证。结果显示,该算法具有较好的杂波空时谱重构性能、较好的空时二维频率响应和改善因子。3)针对机载共形阵雷达阵列流形引起的杂波距离相关性问题,提出了一种两级补偿的算法。该算法先利用角度-多普勒频移补偿（ADC）算法对主瓣杂波一级补偿,而后利用修正的导数更新（MDBU）算法进行二级补偿。该算法可对主瓣杂波和旁瓣杂波非均匀性进行有效补偿,可有效解决共形阵杂波距离相关性问题,其性能比常规补偿方法有较大的提升。最后,设计了一款机载单面共形阵列雷达工程样机和挂飞试验方案,通过试飞对机载单面共形阵STAP工程应用算法进行了验证,为后续单面共形阵甚至分布式共形阵STAP的工程应用奠定了技术基础。