基于星载照射源的双基地合成孔径雷达(Bistatic Synthetic Aperture Radar,BSAR)是指利用已在轨卫星(包括SAR卫星、导航卫星、通信卫星等)作为发射机,采用其它平台(包括飞艇、飞机、汽车及固定站等)搭载接收机的雷达系统,具有成本低廉、配置灵活、战场生存能力强等技术优势,是目前的前沿和热点研究方向。本论文具体涉及两种不同的配置:基于导航卫星的BSAR和基于SAR卫星的BSAR。其中,基于导航卫星的BSAR系统是指利用在轨导航卫星作为发射机,采用近地静止平台搭载接收机的BSAR系统;基于SAR卫星的BSAR系统是指利用已在轨的星载SAR系统作为发射机,采用飞艇平台搭载接收机的BSAR系统。本文结合理论研究与工程应用,针对上述两种配置的BSAR系统在同步、成像以及干涉应用技术上存在的共性问题和特殊问题开展了深入的研究。本文的主要研究工作可以概括如下:1.研究了基于星载照射源的BSAR系统概念与特性,并进行了对比和分析,为进一步的信号处理与干涉应用研究奠定了理论基础。(1)论述了基于导航卫星的BSAR系统概念,并从系统几何构型、信噪比、空间分辨率以及时空覆盖率等方面对其系统特性进行了深入分析。(2)论述了基于SAR卫星的BSAR系统概念,并从系统几何构型、信噪比、空间分辨率以及时空覆盖率等方面对其系统特性进行了深入分析。(3)针对两种系统在信噪比特性和多普勒特性方面的异同,进行了深入的对比与分析,明确了二者的联系与区别。2.针对基于导航卫星的BSAR,研究了其同步与成像方法。具体工作为:(1)推导了系统回波信号模型,并分析了导航信号体制以及相位同步误差的影响。(2)研究了同步预处理方法,实现了导航信息的有效检测和多普勒频率的精确估计,消除了导航信号体制的影响。(3)利用该系统收发几何极度非对称的特性,理论证明了直达波和散射波的距离历程测量误差可以在很大程度上相互抵消的结论。(4)基于测量误差抵消原理,结合时域成像算法,提出了一种同步与成像一体化方法,并利用实测数据验证了所提方法的有效性。3.针对基于SAR卫星的BSAR,研究了其同步与成像方法。具体工作为:(1)采用了一种基于宽波束连续接收体制的空间同步方法,既保证了实验的成功率,又可实现较宽的观测场景覆盖。(2)建立了时、频同步误差模型,分析了时、频同步误差对成像质量的影响。(3)提出了一种时、频同步与成像一体化方法,精确、高效地实现了同步与成像处理。该方法直接利用提取到的直达波信号时延及峰值相位对散射波信号进行补偿,然后利用泰勒级数展开和线性近似推导了同步后场景回波的二维频谱,最后针对二维频谱的特性,提出了一种基于二维ISFT的成像算法,可以满足大场景、高精度的成像要求。4.研究了基于星载照射源的BSAR干涉应用技术。具体工作为:(1)构建了基于星载照射源的BSAR复图像模型,针对干涉应用深入分析了相干系数,从而建立了基于星载照射源的BSAR干涉理论模型。(2)针对基于导航卫星的BSAR相干变化检测应用,首先研究了其技术原理,然后阐述了具体处理方法,最后着重从相干性角度分析了其技术性能。(3)针对基于SAR卫星的BSAR干涉高程测量应用,研究了其技术原理,针对其“立体测高”特性,分析了干涉条纹特性,通过深入分析系统相干性能,最后明确了该技术的相对高程测量精度。本文利用大量仿真数据与实测数据开展了充分的实验验证,从而证明了本文研究成果具有良好的实际应用价值。