合成孔径雷达(SAR)具有全天时、全天候和远距离成像的特点，被广泛应用于气候变化研究、地表预警和变化检测。将合成孔径雷达装载于高速机动平台，使平台在飞行过程中能够实时获取航迹两侧区域的图像，可作为一种有效的制导手段。与已有的机载和星载平台不同，弹载平台天线尺寸小、飞行速度快、运动轨迹曲线化，并要求具有对侧前方目标实时成像的能力。这些特点导致弹载SAR成像面临着诸多问题，如需要设计可处理部分孔径数据的高效算法，需要对平台的运动轨迹精确建模，需要解决大斜视模式带来的距离方位耦合，以及为了获取更大的方位幅宽，采用方位扫描模式带来的多普勒模糊问题。本文主要解决以上高速机动平台SAR成像所面临的问题，在高精度斜距建模、包络空变校正、相位空变校正、多普勒解模糊等方面开展研究，具体内容如下：
　　(1)采用频域相位滤波的多普勒空变校正方法
　　本文第二章研究了曲线轨迹大斜视成像中的多普勒方位空变问题。在处理大斜视数据时，一般采用走动校正处理去除大部分距离与方位的耦合，同时也可降低对方位采样率的要求。由于平台做曲线轨迹运动，传统的双曲线几何构型不再成立，其回波信号二维谱的推导具有一定难度。可将级数反演法应用至弹载俯冲段回波信号二维谱的推导中，得到回波信号的高阶近似二维谱，但已有方法在方位聚焦时，未考虑方位调频率空变，聚焦效果有限。也可在此基础上采用参变量解耦的方法，替换二维谱中的方位空变项，但其必须满足远场假设近似条件，而实际中该条件很难满足。同时，也可采用非线性变标(NCS)的方法来解决方位空变问题，但均无法直接用于子孔径处理。本章则针对小型机动平台高实时性的要求，采用子孔径数据处理，通过预处理补偿加速度对调频率的影响后，通过频域相位滤波的方法消除调频率的二阶空变，最终实现方位统一聚焦。
　　(2)采用正交展开斜距模型和多普勒重采样成像方法
　　本文第三章针对曲线轨迹斜距历程的建模，提出一种改进的斜距模型，并结合多普勒重采样技术处理恒加速大斜视SAR数据。基于对信号特性的分析，信号通过正交泰勒展开斜距模型建模，这一模型可以适应走动校正造成的坐标旋转，与参考模型相比具有更小的残余相位误差。与非线性变标算法不同，这里提出一种多普勒重采样的方法用于校正多普勒参数空变。在实验部分，对比了所提方法和参考算法的处理结果。在对仿真数据和实测数据的处理上，所提算法的方位聚焦性能与参考算法相比均有明显提升。
　　(3)采用频域后向投影的方位精聚焦方法
　　本文第四章针对调频率的距离失配和方位空变，提出一种频域后向投影(FDBP)算法。为解决走动校正后信号与斜距模型的失配问题，提出了一种基于局部直角坐标系的斜距模型。通过子区域距离徙动校正(SR-RCMC)，徙动的方位空变被精确补偿，加速度的方位空变也同时被补偿。最终，方位聚焦通过距离-多普勒域相干积分实现，因此被称为频域后向投影。与传统斜距模型相比，所提出的斜距模型近似误差更小。各子区域的信号处理具有相同的处理架构，且处理后不需要进行子块拼接。与NCS相比，采用频域后向投影可使方位信号具有更好的聚焦效果。
　　(4)采用Keystone变换校正包络方位空变和非线性解斜处理的波束扫描模式成像算法
　　本文第五章旨在解决斜距建模、空变距离徙动校正和空变多普勒调频率校正。通过对第四章斜距模型的些微改进，具有相同参考斜距的点目标被定义在同一等距离环上，这被称作大斜视等距离环斜距模型。为了校正距离徙动的方位空变分量，首先对信号乘以线性相位和距离非相关解斜函数。经过Keystone变换和相位补偿后，距离徙动可在时域统一校正。对于多普勒域模糊的信号，其Keystone变换可通过额外的两步相位相乘实现。具有相同参考斜距的点目标将被聚焦在相同的距离位置，这与所提出的斜距模型完全吻合。根据时频图分析，在进行信号时频重构时，信号的非线性变化和距离相关性被同时考虑。多普勒调频率空变通过方位时域非线性变标校正，这一过程是基于修正后的斜距模型实现的。最终，录取的全孔径被聚焦在两维时域，不需进行补零和子孔径处理。仿真SAR数据验证了所提算法的所有关键步骤和聚焦性能。