多输入多输出(MIMO)雷达作为近些年发展起来的一种新型体制雷达,它是传统相控阵雷达技术的进一步发展。它采用多个天线发射多个相互正交的信号,在接收端同样采用多个天线接收回波并对其采用某种算法进行处理。故而MIMO雷达有了许多传统雷达没有的新特性,在多目标分辨、低小慢目标检测、抗截获侦察等方面存在优势。雷达非自适应处理技术又称为常规雷达信号处理,虽然自适应技术发展迅速,但它在MIMO雷达中的发展还不成熟,所以在实际工程雷达中非自适应处理技术仍然被广泛采用。本文主要围绕正交信号MIMO雷达的信号处理及检测展开研究,并针对MIMO雷达的多波束测角、子阵划分、机载MIMO雷达动目标检测性能分析以及地基MIMO雷达的实测数据处理展开相关研究。具体工作如下：利用MIMO雷达和相控阵雷达的相关性,研究了正交MIMO雷达的信号处理过程,对信号处理的各个阶段(包括：匹配滤波、波束形成、MTI、MTD、CFAR等)的原理及具体实现分别作了详细地分析。从发射信号和波束形成的角度,分析了MIMO雷达的信号处理与传统相控阵雷达的差异。将MIMO雷达的同时多波束形成技术应用到单脉冲测角中,研究了两种MIMO雷达的振幅式单脉冲测角方法：和差振幅式测角和比幅法测角。针对MIMO子阵级划分带来的栅瓣等问题,给出了一种时分虚拟重叠子阵发射技术。它采用分时处理,可以有效地减少规则子阵划分带来的匹配滤波计算量并抑制栅瓣的出现,只需要较少的脉冲积累时间和同时多波束个数就可达到规则子阵划分的天线灵敏度和搜索率。将MIMO雷达的非自适应处理技术应用到机载MIMO雷达理论研究中,理论上分析了MIMO雷达信号处理各部分对目标、杂波、噪声功率的影响。同时在保证相控阵和MIMO两种体制雷达的输入一致性(“公平性”)前提下,对比分析了它们动目标检测的输出信杂噪比,将其作为衡量检测性能的标准之一。并开展了机载平台数据的仿真工作,理论和实验平台处理结果同时证明了MIMO雷达比传统相控阵雷在低小慢目标检测方面具有优势。利用介绍的MIMO雷达信号处理方式对地面单基MIMO雷达的实测数据进行处理及分析,获取目标的速度、距离、角度、航迹等信息,为今后的MIMO雷达实验平台的搭建和理论研究提供参考依据。