太赫兹合成孔径雷达(THz-SAR)是太赫兹技术与雷达技术结合而发展形成的新型雷达,具有空间高分辨、多普勒高分辨、时间高分辨(高帧率)以及小型化等诸多优势,在各种军事\民用领域,尤其是机载中近程地面目标高帧率高分辨探测中有着广阔的应用前景,成为近年来研究的热点。同时,THz-SAR目标散射机理与特性尚属不明,导致THz-SAR系统回波仿真、目标特性分析识别困难;平台运动影响加剧、平动补偿难,成像难度加大;运动目标回波多普勒混叠严重,运动参数估计难度大。针对上述问题,本文围绕THz-SAR系统设计与仿真、静止目标成像和运动目标检测成像中的若干关键技术开展分析研究。首先,研究了THz-SAR系统分析与回波建模仿真问题。从THz-SAR应用背景出发,对THz-SAR系统中各参数的制约关系进行了分析,包括成像帧率、频率窗口、作用距离、方位向采样频率和静止目标对二维成像的影响,综合各参数约束确定了一套满足应用需求的THz-SAR系统参数,作为后续系统分析和算法研究的依据。其次对THz-SAR成像中的近似问题进行了分析并给出若干结论:在远场平面波近似方面,远场平面波条件不成立,THz-SAR工作于近场条件;在“停-走-停”近似方面,THz-SAR“停-走-停”模型在某些条件下将不再成立,应根据实际情况加以分析;在等效相位中心近似方面,THz-SAR一发四收天线系统可看作四个等效相位中心独立地收发信号;在雷达与静止目标间距离的菲涅尔近似方面,得出THz-SAR系统在雷达与静止目标间距离的菲涅尔近似误差可忽略,即菲涅尔近似仍有效。最后,对THz-SAR回波仿真全过程进行了建模分析,包括目标几何建模、散射计算、地面背景散射模型拟合、地面背景杂波模型估计、回波生成与回波合成,为后续成像与运动检测算法研究奠定了基础。其次,研究了THz-SAR静止目标成像与平动补偿问题。分析了THz-SAR二维高分辨原理和稀疏贝叶斯重构方法适应于THz-SAR成像问题。针对THz-SAR成像敏感于平台运动的问题,分别从位置误差和相位误差两个角度对平动补偿进行了分析和仿真,提出了成像与误差估计多次迭代进行的运动补偿方法,即利用ExCoV方法重建目标散射系数、利用基于梯度优化的算法来估计观测位置误差,实现了载机运动误差和残余相位误差的精确估计与补偿,得到了高分辨成像结果,且算法收敛性好。针对THz-SAR高帧率视频成像,分析和仿真了条带模式下的点目标视频成像方法,并进行车载THz-SAR实验进行了验证。再次,研究了THz-SAR运动目标检测与成像问题。分别建立了THz-SAR系统下目标匀加速运动和振动两种运动模型:对匀加速运动目标距离公式近似展开进行了误差分析,指出目标运动对距离泰勒展开后各项影响因运动的阶数和剧烈程度不同而不同,这对距离公式的简化带来复杂,对不同运动阶数和剧烈程度进行多普勒分析,得到各种多普勒谱。并对不同形式的匀加速运动坦克目标进行成像分析,结果表明匀加速运动情况下,距离向速度导致多普勒频移,造成SAR图像错位;目标方位向速度和距离向加速度导致多普勒调频率改变,造成SAR图像模糊;对振动目标多普勒进行了仿真分析,可见多普勒混叠极易发生,使得原本连续的多普勒历程曲线出现断裂和错位。同时设计开展了不同类型怠速车辆振动参数测量实验并基于实测振动参数对目标进行THz-SAR成像仿真,表明若目标沿距离向振动,则振动幅度和频率都会改变多普勒调频率,造成THz-SAR图像模糊,且振动幅度越大、振动频率越高,THz-SAR图像模糊程度越严重;目标沿方位向振动时,振动目标的多普勒和静止目标几乎相同。对THz-SAR运动目标检测与参数估计进行了分析研究,基于多通道DPCA技术检测运动目标,分析了不同运动参数对DPCA检测性能的影响,然后通过多通道ATI处理估计运动参数。此外采用基于相位聚焦的补偿算法对运动估计误差造成的散焦进行补偿,实现运动目标高精度成像。最后,研究了THz-SAR运动目标参数化成像方法。分别对匀加速运动目标、单频振动目标、双频振动目标三种运动模式建立了基于稀疏恢复的运动目标检测与成像一体化模型,并对三种形式的运动目标分别进行了仿真验证,通过与其它恢复算法比较,得出采用本文提出的ExCoV重建方法能够同时实现散射点位置估计和运动参数估计,得到了高分辨的图像结果,且具有良好的抗噪性能。