近年来,利用静止雷达平台对关键区域进行凝视高分辨成像的需求日益增加。传统实孔径雷达技术一般采用大孔径天线生成窄波束照射场景实现目标分辨,若提高实孔径雷达的角分辨率需要增大实际天线的尺寸,受实际天线孔径的限制,实孔径雷达很难满足目标场景高分辨率成像的需求。微波关联成像是一种基于时空两维随机辐射场和关联处理方法的新型雷达成像方法,能够实现目标场景的高分辨成像,为突破实孔径雷达分辨率受天线孔径限制提供一种新的思路。目前关联成像方法的性能对时空两维辐射场的随机性要求很高,但是实际中由于受到信号带宽、阵元数目等因素限制,导致构造的时空辐射场随机性较弱,严重影响微波关联成像的结果。针对此问题,本文一方面通过特定的发射信号波形设计,提高时空辐射场的随机性,另一方面提出稀疏重构算法,在时空辐射场弱随机性下,仍然能够获得较好的重构结果。本论文的主要工作如下:本文设计发射信号的跳频编码方式以实现特定的波形设计,从而提高时空辐射场随机性。首先介绍了一种基于随机跳频的时空辐射场构造方法,研究了信号带宽和跳频间隔对时空辐射场随机性的影响,并分别从辐射场矩阵的相干度、有效秩和条件数三个角度进行了数值仿真和结果分析。然后提出了一种基于循环Costas跳频编码的时空辐射场构造方法,并与基于随机跳频的时空辐射场随机性进行仿真对比分析,从结果可以看出,基于循环Costas跳频编码的时空辐射场随机性稍强但两者随机性差异不大。为了进一步增强时空辐射场的随机性,最后提出一种以最小化辐射场矩阵条件数为目标的基于退火算法优化跳频编码的时空辐射场构造方法,并对以上三种不同的辐射场构造方法进行了仿真对比和结果分析。本文研究了时空辐射场弱随机性下的稀疏重构算法。考虑到压缩感知模型天然地与微波关联成像模型相一致,同时目标成像场景一般具有稀疏性,利用压缩感知稀疏重构算法作为关联处理算法进行目标重构,并对几种不同稀疏重构算法进行了仿真对比和分析,从结果可以看出,在时空辐射场弱随机性情形下,一般稀疏重构算法获得的结果不太理想。针对此问题提出一种基于量子行为粒子群的稀疏重构方法,该方法利用量子行为粒子群算法在问题的解空间中并行搜索,从而获得问题的最优解,并进行了相应的数值仿真和分析,从结果可以看出,在时空辐射场弱随机性情形下,所提方法仍然能够获得较为理想的目标重构结果,同时该方法对噪声具有一定的容忍性。最后针对基于量子行为粒子群的稀疏重构方法收敛速度较慢的问题,提出了一种计算速度提升方法,该方法利用估计支撑集确定稀疏解中非零值的大致范围,避免算法不必要的学习,从而加快原始算法的收敛速度,并进行仿真对比和分析,从结果可以看出,所提方法不仅大大地提高原始算法的收敛速度,并且得到与原始算法相同的结果。