超高分辨率合成孔径雷达(Very-High-Resolution Synthetic Aperture Radar,VHR-SAR),能够探测到目标结构的细节信息,实现目标精细表征,其在超高分辨率成像、多视角融合、动目标检测、目标识别等研究方向具有独特优势。本文分别对机载和星载平台下的超高分辨率SAR成像以及应用进行了研究。机载超高分辨率SAR成像对战场高精度侦察具有重要意义,在机载SAR超高分辨SAR中,距离向多个子带需要精确估计误差来实现带宽合成,方位向受载机平台运动误差,需要联合误差估计来进行超高分辨率SAR成像。星载超高分辨SAR由于运行轨道高,不受到国界领空等限制,全天时、全天候和全球高分辨观测等优势已成为目前重要遥感探测技术。星载超高分辨率SAR成像,对我国海洋强国、“一带一路”的建设具有重要意义。因此本文研究了距离多子带带宽合成、机载多模式超高分辨率SAR成像、星载多模式超高分辨率SAR成像、非稳定平台的高分辨SAR成像、SAR目标检测和精细成像等。具体来说,本文主要内容如下:1.研究了超高分辨率SAR的距离多子带合成,本章首先针对重叠频谱多子带分布模式,提出了一种联合通道误差估计的带宽合成方法,借助重叠频带对子带间误差进行估计和补偿,并分析了常数相位误差对带宽合成的影响。接着,针对非重叠频谱的毗邻和间隔子带模式,提出一种统一的带宽合成两步处理法,该方法首先利用内定标信号对子带信号进行初步补偿,并将剩余误差进行分解:通道内的高阶相位误差和通道间的低阶相位误差。第一步处理,提出了距离相位调整的对比度增强算法(Range Phase Adjustment by Contrast Enhancement,RPACE),估计和补偿通道内的高阶相位误差;第二步,建立了旁瓣平衡模型(Side-Lobe Balanced Model,SLBM),推导出旁瓣偏离率和常数相位误差的显现关系表达式,求解可得通道间的常数相位误差,仿真和实测数据验证了本章算法的有效性。2.研究了机载多模式超高分辨率SAR成像,首先利用高精度惯导信息进行运动误差反演,并通过距离插值拟合出空变的相位误差;针对超高分辨率聚束SAR成像,提出了一种基于改进Stolt插值的RMA算法,并在运动补偿模块,给出了基于子孔径误差提取和全孔径误差拼接的估计方法;接着,针对大斜视超高分辨率聚束SAR成像,提出了基于视线极坐标插值的PFA算法;最后,对于高分辨多视角SAR融合成像,提出了一种基于两步匹配法的多视角融合成像方法,在图像的粗配准的基础上,提出一种改进SIFT配准算法,对SAR图像特征点进行检测、描述、提纯和匹配,完成图像精配准,实现多视角融合处理。3.研究了星载多模式超高分辨SAR成像,首先对星载BAQ编码的零级数据,提出了基于GPU设计架构的快速解码方法,设计了并行优化方案。根据星载几何构型和轨道飞行参数,给出了斜距和等效速度计算方法。针对星载双通道SAR超精细模式成像,提出一种“由粗到细”的通道误差校正方法,在幅度校正消除通道间幅度差异的基础上,采用空时自适应处理,完成通道误差粗校正,提出了基于方位模糊抑制比最优的误差精校正方法,构建方位模糊抑制比函数,采用梯度下降法求解剩余相位误差的最优解,模糊分量值抑制达到最优。最后,针对星载超高分辨率聚束SAR成像,提出了基于波前弯曲校正的改进PFA算法,精确推导了波前弯曲误差,构建了几何畸变校正和空变滤波函数,补偿了一阶和二阶相位误差,消除了波前弯曲导致的空变几何畸变和空变散焦,提高了成像场景区域范围。4.研究了非稳定平台的高分辨SAR成像,第一部分,研究了车载微波光子雷达,其受不平坦路面的颠簸影响,雷达回波存在非周期高频的运动误差,常规运动估计方法无法有效补偿,本章提出了一种基于点追踪的包络检测和补偿方法,消除平台引入的非周期高频误差,实现微波光子雷达的精聚焦成像。第二部分,直升机SAR受旋翼振动,雷达回波存在周期误差问题,本章提出基于振动频点补偿方法,推导了旋翼振动下的回波表达式,引入雅可比-安格尔恒等式,展开一阶贝塞尔级数,确定正弦调制的相位项,结合实测数据,估计得到周期振动的频点,提取频点并反演出误差相位,实现方位无模糊成像。5.在SAR目标检测和精细成像方面,针对星载超高分辨SAR舰船检测,提出了“由粗到细”的两步检测法,先利用双参数CFAR实现舰船目标的粗检测,接着,对粗检测复数据的精聚焦处理,根据精聚焦后图像熵值的变化差异完成精检测。精检测不但剔除岛屿、强杂波等虚假目标,还实现了舰船精聚焦成像。此外,本章还对强杂波背景下SAR目标进行检测和超分辨成像研究,通过目标场景与傅里叶基的相关性估计出杂波幅度门限,提取目标强散射点;结合梯度下降法来提取强散射点附近的弱散射点,完成对整个目标信息的精确提取,最后,利用目标在图像域的稀疏性,提出了一种简化的正则化方法对目标分辨率增强处理,完成目标的超分辨成像。