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合成孔径雷达(SAR)全天时、全天候的工作能力使其在海洋遥感领域具有独特的应用优势。海面舰船是海洋遥感SAR图像中具有很高价值的一类目标，其高质量的SAR成像对渔业管理、沿海航运管制、海防预警等海上军事活动和经济活动具有重要的意义。由于受风浪等影响海面舰船存在摇荡（摇摆、振荡）运动等复杂的非平稳运动形式，使其成像困难，在常规SAR图像中常常表现为散焦，给其后续应用造成了严重不利影响。本论文在研究传统SAR成像技术的基础上，对海面摇荡舰船的SAR聚焦成像进行了深入研究。论文的主要工作和创新点为: 1.建立了摇荡舰船的SAR回波信号模型。从静止目标回波模型及舰船物理运动特点出发，分别建立了振荡舰船和摇摆舰船的SAR成像几何模型，并进一步推导了回波信号模型和回波的距离徙动误差、相位误差、非线性时变多普勒等特性。并借助仿真实验分析了摇荡舰船SAR图像散焦的原因。 2.研究了摇荡舰船目标的非线性时变多普勒提取方法。针对传统傅里叶变换无法获取信号频率时变规律的不足，借鉴微多普勒提取理论，提出采用时频分析方法对解调频后的舰船回波进行处理，得到非线性时变多普勒的时频图。并介绍了从时频图中提取多普勒特征参数的方法:峰值检测法、维特比算法。针对多舰船目标（具有不同运动形式）非线性时变多普勒相互混杂的问题，提出了利用集合经验模态分解方法对其进行提取，并利用仿真实验证明了该方法是有效的。 3.针对振荡舰船回波特点，提出了基于非线性时变多普勒提取的成像算法流程，通过对距离误差和非线性时变多普勒进行提取并补偿，实现对振荡舰船目标的聚焦成像。针对摇摆舰船目标不同散射点多普勒历程不一致的情况，引入逆合成孔径雷达中针对机动目标的距离-瞬时多普勒(RID)成像算法，将RID成像算法用于摇摆舰船目标SAR数据处理，实现对摇摆舰船的瞬时成像，并进一步采用Clean技术减弱了交叉干扰的影响，提高了成像质量。针对舰船目标回波的复杂性，提出了基于奇异谱分析(SSA)的舰船目标SAR成像算法，通过SSA处理消除回波中复杂运动（摇摆、振荡等）散射点造成的干扰以及噪声等成分，重构舰船主体回波，实现舰船主体的高质量成像，实测数据处理证明了SSA处理可以改善舰船目标的成像质量。