线性调频连续波(Linear Frequency Modulated Continuous Wave,LFMCW)雷达具有发射峰值功率低、无距离盲区的特点,适用于汽车防撞/边扫雷达,智能巡航控制系统,海岸、码头、船闸等要地监控的应用中。在这些应用中,雷达架设的位置通常靠近地面或水面,在检测目标时易受到杂波的干扰。考虑雷达在低高度探测中的应用,本文提出并实现了一种堆积多波束LFMCW雷达系统,首先分析了该系统在实际应用中的指标参数,然后对杂波模型的参数估计方法进行了研究和分析,在杂波分析的基础上对堆积多波束LFMCW雷达的目标参数估计算法进行了研究,实现了复杂探测背景下雷达360°范围内的目标距离,速度和方位角度参数估计,并通过SI/PI仿真设计了可靠的高速数字信号处理硬件电路,最后对上述算法和硬件进行了基于实测数据的验证。主要内容如下:1.提出了一种改进型最大似然估计牛顿拉夫森(Maximum Likelihood Estimation Newton Raphson,MLE-NR)迭代算法,该算法用于求解Weibull杂波模型参数估计时的微分最大似然方程组,解决了传统MLE-NR迭代算法由于收敛域小导致初始迭代值选择困难的问题;提出了一种MLE粒子群(Particle Swarm Optimization,PSO)优化算法,该算法用于求解K分布杂波模型参数估计时的非线性方程组,通过设置阻尼边界减小种族粒子损失,提高搜索效率,比传统的求解方法具有更好的方差特性。针对上述两种方法,进行了大样本数据的Monte-Carlo仿真,并采用IPIX雷达实测数据和系统雷达实测数据进行了杂波模型辨识工作,获得了拟合优度的定量计算结果。仿真结果和基于实测数据的处理结果均证明了算法的有效性。2.提出了一种基于模型突变的目标检测算法,该算法通过推导N阶AR模型PSD突变时的广义似然比(Generalized Likelihood Ratio Test,GLRT)判决函数,来检测目标并计算目标在时域中出现的时间点,适用于距离维度上LFMCW雷达目标出现时刻的判决,该算法在样本序列较短时(N=100)同样有效。仿真结果和基于系统实测数据的处理结果均证明了算法的有效性。3.在杂波研究的基础上,对接收机工作曲线(Receiver Operating Curve,ROC)进行了推导,并对距离、速度和方位角度的估算方法进行了分析。提出了一种频谱校正方法,通过构造校正比值函数对目标的距离和速度信息进行校正,提高了测距测速精度;采用复杂探测背景下的LFMCW雷达二维目标检测算法,解决了大静止目标背景下的动目标检测和复杂背景下的动目标检测。最后,给出了多波束比幅测角时目标虚假定位的解决方法。基于Mento-Carlo的算法仿真结果说明了上述算法的有效性。4.借助3D电磁仿真软件对高速信号硬件平台的电源完整性(Power Integrity,PI)和信号完整性(SignalIntegrity,SI)进行了分析。在PI仿真时,通过多层PCB的固有谐振仿真和电源供给网路目标阻抗控制,解决了传统PCB设计去耦电容和反谐振电容依靠经验公式不能定量确定的问题。在SI仿真时,通过对信号传输电路的局部建模完成了关键走线的频域和时域传输特性仿真,解决了电路模型过大导致的仿真时间过长或不能仿真的问题。并在此研究的基础上,设计了堆积多波束LFMCW雷达数字信号处理硬件平台。5.针对上述提出的算法和硬件设计,进行了雷达在360°扫描状态下的实测数据验证和分析工作。首先针对动目标进行了检测,验证了算法和系统在复杂探测背景下的动目标检测能力,然后验证了雷达系统在多目标时的检测能力,最后验证了目标在单一波束照射和跨波束运动时雷达的测角性能。