合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)成像技术通过发射宽带信号获得距离向分辨率,利用积累平台运动产生的多普勒相位获得方位向分辨率,是一种具有全天时、全天候、作用距离远、抗干扰能力强等优点的成像方式。弹载SAR技术将SAR成像与导引头技术相结合,作为制导领域中的前沿方向,已逐渐成为近年来的研究热点。一方面,弹载SAR可对观测区域进行高分辨率二维图像,获得丰富的地貌特征信息并通过图像匹配和几何关系解算出弹体实时位置坐标,从而达到修正惯导积累误差和定位导航的目的;另一方面,通过对攻击目标区域进行二维成像,弹载SAR可提取攻击目标的尺寸、形状特征,进而选择攻击点并提高打击精度和效率。然而,与传统的机载星载SAR成像体制相比,弹载SAR由于其特殊的成像体制,需要解决一系列技术问题:弹载SAR成像的目的是攻击目标,为了在制导时有一定的转向调整时间,弹载SAR不能采用常用的正侧视或小斜视模式,必须工作在大斜视成像状态;为了提高搜索目标区域的成功率,弹载SAR应尽可能多的获取地形地貌等环境信息,从而提高场景图像的匹配成功率,这就要求弹载SAR具有大场景成像的能力;末制导段弹体处于二维甚至三维加速的状态,飞行轨迹与一般的SAR成像模式不同,这将导致距离方位的严重耦合并恶化成像质量;在攻击飞行段,导弹波束天线直接指向目标区域,弹载SAR将工作在前视状态,将导致左右模糊并恶化成像质量。针对弹载SAR存在的这些问题,本文围绕弹载平台的具体应用环境和导弹飞行中的成像需求开展了以下研究工作:(1)研究了平飞弹道下弹载SAR大斜视条带模式的成像方法。针对大斜视成像模式下距离方位强耦合问题,解析了斜视状态下距离徙动的特点,分析了传统频域算法失效的原因并给出二维解耦的方法;然后在分析时域线性走动校正对距离向包络影响后阐述成像中同一距离门存在调频率空变误差的现象,并由此利用时频卷积定理和分块聚焦的思路提出了 DFT滤波器组的方位向调频率补偿方法。仿真结果和实测数据成像表明了新算法相对于传统算法的优越性。(2)研究了弹载大斜视TOPSAR成像方法。大斜视TOPSAR成像在拥有大场景成像能力的同时也存在一系列处理难点:波束在方位向上的扫描和大斜视成像几何将使回波存在严重的距离-方位耦合并使方位向信号欠采样;与子孔径成像模式相似,TOPSAR成像阶段的雷达平台的航位向飞行路径要远小于成像区域的纵向长度,这给最终的方位向聚焦带来困难。第四章在分析这些成像问题的同时,提出了一种改进的方位向变标补偿成像算法。该算法首先通过非线性走动校正带来的多普勒中心空变补偿效果,去除距离方位耦合的同时解决方位频域和时域混叠问题;接着通过改进的非线性变标算法补偿非线性走动校正带来的方位向调频率空变效应;最后通过二维变标对聚焦图像进行几何校正。仿真实验表明,相对于传统处理算法,该方法过程简单清晰,避免了插值和海量的数据拓展,具高效和易于实现的优点。(3)研究了末制导段俯冲弹道弹载SAR回波的特点,提出了方位频域投影聚焦的子孔径成像方法。通过理论分析和仿真实验可知,由于加速度的影响,俯冲弹道成像时,场景目标的视向速度和多普勒历程均存在空变,这就要求线性补偿和方位向聚焦处理时均要对空变性作出补偿。为解决这些问题,文中利用瞬时多普勒和速度的关系推导了传统线性走动补偿的误差影响,并通过对误差来源的分析,提出用辅助调频项的引入补偿线性项空变的方法;方位向聚焦时则从时域投影的思想出发,利用粗聚焦后方位向信号带宽的有限性,在频域完成投影聚焦。仿真实验证明了算法的正确性。(4)研究了三天线弹载SAR前视解模糊成像方法。弹载平台前视时,位于平台航位向两侧目标回波的斜距和多普勒历程将完全一致,造成左右模糊并加大成像难度。为解决该问题,第六章基于波束加权和零陷理论,提出了三天线前视SAR的成像方法:首先根据天线等效相位中心原理,通过合理分配天线的收发将3天线阵列等效为5天线阵列;接着在第五章子孔径成像的基础上,利用各阵元的相位差进行波束加权和零陷对图像域中的每个像素解模糊。仿真结果表明,相对于传统的双天线成像方法,该算法可以更有效的解决前视成像中的左右模糊问题。