为了适应搭载合成孔径雷达的各种运动平台的工程应用,以及气流、引力以及机械操作等误差因素的影响,用于复杂轨迹条件下的SAR运动补偿算法亟待研究发展。本文以复杂运动平台下的SAR运动补偿算法为研究课题,详细分析了复杂运动轨迹建模、偏离理想轨迹时不能成像的各项运动参数的阈值以及针对复杂轨迹的运动补偿算法。主要研究内容分为以下部分。本文首先研究了复杂运动轨迹,由此建立了各种飞行模式下的飞行模型,从而得到不同飞行模式下SAR的瞬时斜距模型,由此指出复杂运动平台下SAR的有效合成孔径时间、带宽等参数将会受到严重影响,传统成像算法会导致分辨率下降甚至不能成像,并分析概括了不同运动类型条件下的运动误差容限。其次,进一步得到运动误差对各项参数空变性的影响曲线以及相位误差对运动补偿算法的影响。通过统计实验分析,将传统的严格误差容限条件放宽,在统计实验的基础上重新定义了相位误差上限指标,得出当相位误差大于π/4的采样时间点的个数占整个合成孔径时间内采样点总数的百分比<30%时,则可以忽略其对成像质量的影响。最后,重点对复杂运动平台下的瞬时斜距进行了详细的研究,通过傅里叶变换以及驻定相位定理得到二维频谱的高阶表达式,得到了复杂运动平台下与理想运动(匀速直线运动)条件下的SAR回波特性的显著差异。研究了复杂运动平台下SAR成像的运动补偿算法。从具有高阶项的二维频谱入手,并在复杂运动对SAR回波特性影响的基础上,分析了基于各阶相位补偿以及空变性的双重考虑下的分块补偿算法。通过对上述运动补偿算法进行仿真,证明了上述算法对复杂运动平台下SAR运动补偿的有效可靠性。