合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)作为一种主动的航天、航空遥感手段,可以全天时、全天候的工作,目前已经成为高分辨对地观测和全球资源管理的重要手段之一,并广泛的应用于其它领域。相应的,SAR成像算法经过了四十多年的发展,尤其伴随着近些年数字处理技术的发展,也已经日趋成熟,具备了高效性、实用性、稳健性及高精度。宽测绘带和高分辨是SAR成像算法研究的两个最重要的目标。宽测绘带能够使雷达实现对较大场景区域的监测,减少雷达对敏感区域的重访次数。高分辨率是雷达能否准确表征目标特征的一个最重要的指标,其中距离向分辨率由发射信号的带宽决定,方位向分辨率由多普勒带宽决定。越来越多的实际应用要求SAR需要具备高分辨和宽测绘带的能力,因此高分辨宽测绘带(High Resolution Wide Swath,HRWS)SAR成像已经成为了研究的热点之一。星载SAR由于其飞行轨道一般为距离地面几百公里的高空,较小的波束就可以覆盖到较宽的测绘带,因此HRWS算法研究多是针对星载SAR系统。然而,由于“最小天线面积”的限制,星载SAR系统为了保证方位向的分辨率,通常采用较高的脉冲重复频率,这将不可避免的产生距离模糊问题。因此,研究解距离模糊成像算法是HRWS成像的一项关键技术。在HRWS成像中,总的测绘带宽为解模糊后得到的所有子测绘带的宽度之和,在子测绘带数量一定时,每一个子测绘带的宽度决定了总的测绘带宽。在子测绘带数目固定时,为了获取尽可能大的测绘带宽,每个子测绘带的宽度一般是较大的,此时对SAR成像算法的性能提出了更高的要求。SAR成像算法本质上是一个二维解耦合操作,通过二维解耦合进行分维成像处理。在宽测绘带下,回波信号的耦合项表现出较强的空变特性,这增加了场景边缘点成像难度,使得精确成像变得困难。本文针对单通道和多通道星载SAR分别提出了解距离模糊的成像算法,在获取方位高分辨的同时实现距离宽测绘带SAR成像。同时,针对子测绘带成像性能提升进行了研究,提出了三种基于切比雪夫多项式的变标类算法,分别为线性频调变标类算法的线调频变标算法(Chirp Scaling,CSA)、频率变标算法(Frequency Scaling Algorithm,FSA)和非线性调频变标算法(Nonlinear Chirp Scaling Algorithm,NCSA),获得了高质量的成像结果。综上所述,本文针对高分辨宽测绘带SAR成像及SAR算法性能提升方面展开研究,主要工作概况如下:1.针对单通道SAR提出了一种脉间相位编码算法以实现高分辨宽测绘带成像。该算法通过引入初始调制相位,利用回波方程建立线性方程组,实现了将距离模糊的不同子测绘带的回波分离开,取得了很好的成像效果,相对于多天线方法解模糊具有系统复杂度低、容易实现等优点。2.提出了利用压缩感知技术解距离模糊实现高分辨宽测绘带成像的算法。压缩感知技术可以利用有限的采样数据以极大的概率恢复稀疏信号,并且具有高分辨率、低旁瓣成像等优点。该算法采用MIMO-SAR(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)体制,利用步进调频信号保证发射信号的正交性,通过构建在存在距离模糊时的匹配滤波稀疏基,利用压缩感知技术进行解距离模糊的同时完成了距离向脉压和距离徙动校正。该算法具有较高的保相性,能很好的保留相位历程信息。然后,采用常规成像算法进行方位脉压成像。若系统采用的PRF较低,还可以通过MIMO-SAR进行多通道接收信号,先进行方位拼接,得到方位不模糊的信号再进行解距离模糊处理。3.在正侧视和小斜视情况下,传统线频调变标算法以及频率变标算法在大场景成像时,场景边缘点质量较差。针对此情况,我们提出了将切比雪夫多项式与SAR成像算法相结合的成像算法。新形式的算法采用切比雪夫多项式逼近取代了原算法中的泰勒级数展开,得到了更加精确的信号二维频谱,接着该算法利用光学系统抽象出的数学模型确定变标函数实现距离徙动校正。由于切比雪夫多项式的性质,该算法可以有效限制二维频谱近似误差的上界范围,从而改善了场景边缘点的聚焦效果,增加了场景的聚焦深度。4.在大斜视成像时,由于距离向和方位向存在严重的耦合问题,这降低了图像的聚焦效果。原始非线性调频变标算法通过三次相位滤波在一定程度上改善了聚焦效果,但随着斜视角的增加和场景幅宽的增大,聚焦效果逐渐变差。本文在提出了基于切比雪夫多项式的线频调算法和频率变标算法后,将切比雪夫多项式推广到了大斜视模式成像,提出了新形式的非线性调频变标算法,从而使大斜视模式时边缘点成像效果得到了提升,增加了聚焦深度,改善了大场景聚焦效果。