合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR),作为主动式微波遥感设备,具有全天时、全天候的对地观测能力。SAR成像算法通过对静止目标的回波信号进行距离向和方位向的二维匹配滤波处理,来获得聚焦的SAR图像。但在实际应用中,往往运动目标更具有价值和意义。无论在军事应用领域还是民事应用领域,对运动目标检测和聚焦成像都是十分必要的。机载单通道SAR运动目标处理系统,虽然结构简单、成本较低,但是难以抑制杂波,对淹没在杂波之内的运动目标没有处理能力。机载多通道SAR系统的发展,为多通道SAR运动目标信号处理提供了可能。而且,机载多通道SAR系统可以根据任务需要灵活组装,不仅可以构建沿航向多通道和跨航向多通道,还可以将两者结合起来,构成二维分布的基线,为运动目标处理提供了更多空域自由度,有利于运动目标检测和成像。因此,多通道SAR运动目标处理系统已成为未来的发展趋势。SAR动目标处理技术发展的同时,运动目标的类型也在不断变化。通常,SAR处理的运动目标是只具有二维速度的地面运动目标。但是,随着低空飞行器的普及和高机动目标的出现,运动目标具有了三维速度,甚至三维加速度。因此,针对三维运动目标的SAR检测和成像算法也是值得研究的。本论文围绕机载多通道SAR运动目标检测与成像处理过程中遇到的一系列实际问题,展开相关研究,主要创新点如下:(1)针对实际顺轨干涉SAR数据中存在的干涉相位误差问题,本文建立了几何模型,详细分析了载机姿态误差对顺轨干涉相位的影响。本文提出了一种顺轨干涉相位校正算法,该算法不依赖载机运动参数和外部数据,而是通过合理的分块和适当的迭代对顺轨干涉相位进行校正,校正后的顺轨干涉相位符合顺轨干涉相位分布规律,有利于运动目标的检测。通过仿真实验验证了算法的有效性,并且结合实际SAR数据与已有算法进行了对比分析,体现了该算法的先进性。(2)针对运动目标的三维速度对SAR成像影响的问题,本文建立了“径向-方位向-法向”坐标系下的机载SAR三维运动目标成像模型,分别分析了运动目标的三个速度分量对SAR成像结果的影响。径向速度通过多普勒模糊对SAR成像产生影响,方位向速度和法向速度通过改变多普勒调频率对SAR成像产生影响。本文给出了三个速度分量对SAR成像影响的数学表达式,结合仿真实验,对理论模型进行了验证,为三维运动目标的后续研究提供了理论基础。(3)针对三维运动目标的法向速度无法估计的问题,本文构建了一种“L型”基线的机载多通道SAR系统,提出了一种运动目标方位向速度和法向速度的联合估计算法。该算法在距离-多普勒域提取各个通道的运动目标数据,进行共轭相乘并提取相位,利用线性拟合得到一阶项系数,然后,根据该系数可以同时估计出运动目标的方位向速度和法向速度。该算法的优势在于,在距离-多普勒域处理运动目标数据,可以避免了多通道SAR图像之间的配准过程,提高运算效率;并且,该算法对信噪比、信号提取长度要求较低,具有较好的鲁棒性和稳定性。通过仿真实验和对比实验对该算法进行了验证和分析。(4)针对三维运动目标的处理问题,本文提出了一套完整的机载多通道SAR三维运动目标处理系统,包括多通道运动目标检测、运动目标三维速度估计以及运动目标成像等处理过程。其中,运动目标三维速度估计算法将多普勒解模糊算法和方位向与法向速度联合估计算法进行结合,可以对运动目标的三维速度进行估计,不受多普勒模糊的影响。通过仿真实验和真实数据,验证了该系统的有效性。本论文依托中科院空天院的微波成像国家重点实验室,利用现有的机载SAR系统和丰富的SAR真实数据,针对实际科研过程中遇到的问题开展研究,取得了良好效果,为今后进一步的研究奠定了基础。