随着合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)成像技术的不断发展,SAR的研究逐步朝着多平台、高分辨率、多模式等方向推进。无论是机载SAR或者弹载SAR,当成像场景增加,斜视角增大时,距离-方位维耦合、距离维空变性、方位维空变性会逐渐增大,最终导致传统成像算法成像质量的下降。此外,由于受到载体平台自身抖动、载体平台机动飞行等原因,SAR的轨迹往往不是一条理想的直线,而是曲线轨迹,曲线轨迹实质是由于加速度的存在而引起的,也正是因为加速度造成的运动误差,对成像算法带来了新的挑战,从而导致传统的成像算法成像效果变差,如何补偿加速度对成像的影响也成为了人们关注的热点。因此,本论文重点针对大斜视下的机载SAR和弹载SAR中大的距离-方位耦合、大斜视下波束指向SAR的方位混叠、加速度对弹载SAR成像的影响及补偿、加速度情形下大斜视弹载聚束SAR大的方位维空变性等问题展开了研究。论文的主要工作和研究重点概括如下:1.针对大斜视情形下的机载SAR和弹载SAR距离-方位维严重耦合问题,分别提出了基于级数反演法的四阶非线性变标算法(Nonlinear Chirp Scaling Algorithm,NCSA)和基于时域去走动的方位维NCS算法。对于大斜视机载SAR,在传统NCS算法的基础上进行三、四次相位滤波,并考虑调频率随距离变化的非线性关系,然后在变标前通过级数反演法(the method of series reversion,MSR)求出精确的距离-多普勒域的信号,得到新的非线性变标因子,实现了机载SAR的大斜视成像。对于大斜视弹载SAR,在距离维首先通过去走动来消除距离走动对成像的影响,然后通过调频变标处理实现距离向所有目标的精确距离徙动校正,实现距离维的大场景成像;在方位维,首先引入频域滤波因子校正方位的调频率以及三次项空变性,然后在方位时域完成对方位维的聚焦,实现大斜视情形下弹载SAR方位维空变性的校正。2.针对大斜视波束指向合成孔径雷达(beam steering synthetic aperture radar,BS-SAR)存在的两维高耦合及波束指向带来的频谱混叠问题,提出了一种适用于大斜视BS-SAR的波数域成像方法。首先,通过成像波数几何关系示意,推导了波数域二维谱的表达形式,并得到了新的等效方位波数数学描述。通过该描述,即映射操作,将大斜视下BS-SAR的二维频谱转换成与正侧视情形下的二维频谱相同的形式,因此可以认为是通过该映射将斜视成像模式转换成正侧视成像模式。在此基础上,针对BS-SAR的方位维混叠问题,提出了一种新的两步(two-step)方法,该方法通过将映射操作整合到新的两步算法中来消除由波束指向和大斜视角情况下引起的频谱混叠和偏移现象。通过以上处理,使得原来只适用于正侧视情形的方位维基带变标方法(BAS)扩展到大斜视波束指向SAR,该方法不需要子孔径处理且适用于波束指向模式的机载SAR和弹载SAR成像。3.针对前视弹载SAR存在的加速度导致的运动误差问题,提出了一种基于运动补偿的弹载前斜视SAR成像算法,在成像段通过曲线轨迹使目标与雷达运动方向保持一定的夹角,将前视成像转化为前斜视成像模式,这样在不改变现有系统的条件下,实现弹载SAR的前视成像。成像过程中,加速度带来的影响必须予以补偿,首先将加速度分解成前向加速度和径向加速度,同时分析了这两个加速度带来的时变误差对成像的影响。分析可知,在斜视角较小的情况下,径向加速度带来的运动误差对成像结果起决定影响,将其进一步分解成成像平面内的加速度和垂直于成像平面的加速度,通过矢量分析可知,垂直于成像平面的加速度对相位误差的影响可以忽略,对成像影响起决定作用的是在成像平面内的加速度,通过矢量方法将其补偿,对于补偿加速度后较大的距离徙动,通过级数反演法得到精确的信号频谱,然后选择NCS算法对其精确校正。该算法可以有效地补偿弹载SAR的运动误差,取得良好的成像效果。4.针对加速度条件下大斜视弹载聚束SAR的方位维空变性问题和两维严重的耦合问题,提出了一种方位维频率域非线性变标(Azimuth Frequency Nonlinear Chirp Scaling,AFNCS)算法。首先,建立了聚束模式下弹载SAR的运动模型和信号模型,然后利用级数反演法对二维频域表达式进行推导并对频谱的空变性进行了分析。通过构造一个方位维多相滤波函数,增加方位维变标的自由度,使得构造的扰动函数可以消除空变的距离方位二维频域耦合项,然后根据目标方位位置与方位维频率的非线性变化关系对变标函数进行推导,对方位调制项的空变系数进行分解,在消除方位维空变性及距离-方位耦合的同时完成聚焦处理。该方法可以很好去除方位调制项的空变特性,实现加速度情形下的大斜视弹载聚束SAR成像。