在逆合成孔径雷达(ISAR)成像中,最基本的距离-多普勒成像法需要依次对经过脉冲压缩和运动补偿距离单元内的回波信号,进行傅里叶变换来得到最终的目标图像。由于通常面对非合作目标,需要应用复杂的运动补偿算法,才能避免因为时变的多普勒频率导致的成像结果的模糊。并且,即便进行了理想的运动补偿,由目标上的游动部分所产生的微多普勒效应将给回波信号引入有频率调制特性的分量,这种特性在傅里叶变换的结果中却很难被观察到。针对上述问题,本文采用构造时间与频率的联合函数,描述信号频率分量随时间变化态势的时频分析来应对。此外,时频领域所发展出的同步压缩变换后处理方法,可以在时频域中达到类似二次型时频分布的理想分辨率,并保留了反变换回时域信号的能力。结合合适的原始时频分析工具,将是一种理想的高分辨率时频分析方法。本文主要研究了此类的高分辨率时频分析在ISAR成像之中的应用,主要内容包括:1.将具有高分辨率的同步压缩方法与S变换相结合,并给出了针对强调制信号的二阶改进型,提出了二阶同步压缩S变换。S变换可以自适应地在高频处拥有较好的时间分辨率,与低频处较好的频率分辨率。在ISAR回波信号中,前者使用于由微多普勒产生的调频分量,需要清晰的变换情况。后者则对应了低频处的刚体分量,需要在频率上的精准定位。因此,S变换十分适用于对ISAR回波信号的分析。同时,引入频率调整因子的二阶同步压缩方法在面对如微多普勒分量那样的强调制信号时,缓解了同步压缩方法时间分辨率略差的问题,相比原始的同步压缩变换拥有更好的效果。作为后处理方法,最终形成的二阶同步压缩S变换也保留了S变换的优势。2.针对高精度雷达成像问题,提出基于高聚集性时频分析的ISAR成像方法。时频分析擅于找到频率变化状态的特点刚好可以应对由不期望的运动引起的多普勒频率变化,从而从抽取出瞬时成像结果并以此掌握目标的变化状态。而由目标上的游动部分所产生的微多普勒效应将给回波信号引入有频率调制特性的分量,从时频平面将很容易地找出它们并与所主要关注的刚体部分进行区分与提取。此外,对这些微多普勒分量的分析结果也将有利于提取目标旋转部件的参数,或者进一步地帮助对目标的识别工作。在上述工作中,所选用时频分析方法的性能将对成像与分析结果有决定性作用,高聚集性时频将用于更好的分析效果。对仿真信号与实际信号的实验结果都表明,相比于其他时频分析方法,二阶同步压缩S变换适用回波信号中带有较强调制性,瞬时频率快速变换的微多普勒分量。