合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar,SAR）全天时全天候、广域高分辨的特点使得其被广泛地用于地貌测绘、海洋观测、目标识别、精确制导等军民领域。近年来随着技术发展和应用需求的提升,SAR系统正朝着更灵活、更高分辨率和更宽测绘带幅宽的目标发展。为了实现上述特性,SAR发展出了波束扫描SAR,如聚束SAR,地形观测高级扫描合成孔径雷达（Terrain Observation by Progressive Scans SAR,TOPS SAR）等模式,并在此基础上结合了方位多通道技术以扩展传统单通道系统测绘能力。但是,工作模式的多样性给成像算法设计带来了巨大的挑战,同时也促使了反射面-阵列天线体制SAR系统的提出。旨在提高方位波束扫描SAR数据处理效率和精度、完善反射面-阵列天线体制SAR系统参数设计流程,本文主要开展了以下研究内容:（1）高分辨率聚束SAR后向投影自聚焦算法研究第二章重点对高分辨率聚束SAR时域成像中存在的问题进行研究,主要研究内容如下时宽带宽积是描述SAR系统特性的重要参数,其对后向投影算法成像性能的影响还未得到系统的分析。因此为了弥补相应理论空白,本章首先分析了后向投影算法成像结果与时宽带宽积之间的关系。分析发现过小的时宽带宽积会导致传统后向投影算法成像结果出现点散布函数包络形变、频谱混叠等问题。针对上述问题,提出了一种小时宽带宽积SAR后向投影算法。该算法首先通过修正后向投影过程中有效方位积累角来校正点散布函数形变,然后以图像方位模糊度为准则优化图像网格划分准则获取频谱不模糊图像。实测数据处理结果表明了理论分析结果的正确性和所提算法的有效性。对高分辨聚束SAR时域成像中轨道测量误差和系统定标误差导致的图像散焦问题进行研究。研究结果表明较大的轨道测量误差和系统定标误差会导致时域成像结果出现跨距离单元散焦现象,并导致现有时域自聚焦算法性能降低。因此为了解决上述问题,本文提出了一种适用于聚束SAR的基于几何分解的时域自聚焦算法。该算法首先对回波数据进行子孔径分割,并在虚拟极坐标中使用快速分解后向投影算法和相位梯度自聚焦算法获取良好聚焦子图像;接下来在子图像空间几何误差假设下,将子图像融合误差分解至图像域图像形变、多普勒域多普勒频偏和复数域相位误差三项并分别在各自数据域完成相应参数估计和误差校正;最后将误差校正后的子图像相干叠加获取全分辨率成像结果。相比于传统的几何分解自聚焦算法和图像最大对比度自聚焦算法,本文算法能够有效解决时域图像跨距离单元散焦问题且具有较高的数据处理效率。实测数据处理结果验证了该算法的有效性。（2）姿态角误差下波束扫描SAR成像算法研究姿态角是影响SAR系统性能的关键参数,因此有必要就姿态角误差对波束扫描SAR性能的影响及相关成像算法进行研究。对此,本文第三章主要开展了以下研究工作:首先分析了姿态角误差对波束扫描SAR回波性能的影响。分析结果表明载体平台姿态角误差会导致波束扫描SAR回波多普勒中心频率及等效波束扫描角速度距离向空变。基于上述分析结果,本文提出了一种基于方位谱分析的波束扫描SAR姿态角估计算法。该算法利用回波多普勒频率与姿态角之间的关系建立以姿态角为变量的最优化参数方程,并利用非线性最小二乘算法和最小多普勒谱熵准则完成方程求解和姿态角估计。实测数据处理结果表明该算法可以有效完成姿态角误差估计。针对姿态角误差导致的波束扫描SAR回波多普勒中心频率距离向空变的问题,提出了一种姿态角误差下的TOPS SAR全数据成像算法。该算法首先提出了一种距离向空变的方位预处理算法以校正距离向空变多普勒中心频率,获取不模糊频谱;接下来使用线性变标算法完成距离徙动校正和二次距离压缩;然后针对目标点成像参数方位向空变的问题,提出了一种频率线性变标算法完成方位向聚焦;最后对图像进行几何校正完成数据处理。相比于传统TOPS SAR成像算法,本算法的优势在于充分考虑了回波多普勒频谱距离向空变特性,不需要对回波进行复杂的数据分块和数据融合操作,处理流程简洁。实测数据处理结果验证了该算法的有效性。（3）方位多通道波束扫描SAR参数估计技术多通道参数估计是方位多通道波束扫描SAR成像处理中的关键技术。与传统方位多通道条带SAR参数估计不同的是多通道波束扫描SAR的多普勒参数是方位空变的,因此在参数估计时还需要考虑到波束扫描角速度的影响。针对如何完成多通道波束扫描SAR参数估计和数据处理问题,本文在第四章开展了以下研究工作:提出了一种基于顺轨干涉的多通道波束扫描SAR联合参数估计算法。该算法首先分析了相邻通道间的顺轨干涉相位,发现其与波束旋转角速度等多种参数有关。利用该特性,本算法首先利用空时互相关算法获取参考通道顺轨干涉相位并使用相位解缠绕和最小二乘拟合完成波束旋转角速度和多普勒中心频率估计。接下来,结合多普勒参数估计结果,对通道间顺轨干涉相位使用相位解缠绕、加权多项式拟合完成通道间方位基线误差和通道间相位误差估计。该算法优势在于避免了传统算法中只针对一个或部分多通道参数估计的问题,能够在实现通道距离时延偏差估计后完成通道一致性误差、多普勒中心频率、方位向基线误差和波束旋转角速度误差估计。基于上述参数估计方法,给出了一套完整的方位多通道TOPS SAR数据处理流程。该流程充分考虑了SAR数据处理的特殊性,给出了行之有效的运动补偿方法和完整的误差估计及成像策略。实测数据处理结果证明该方法可以有效实现方位多通道TOPS SAR实测数据处理。（4）反射面-阵列天线体制星载SAR系统脉冲重复频率设计研究第五章介绍了一种反射面-阵列天线的新体制星载SAR系统,并对其高分宽幅测绘模式中部分关键技术进行了研究。首先研究了反射面-阵列天线的空间宽波束生成方法;接下来依照空间波束设计结果,分析了该系统扫描接收模式宽幅测绘带数据接收性能;最后对参差SAR模式下该星载SAR系统脉冲重复频率设计方法进行研究并给出序列设计结果。