复杂轨迹合成孔径雷达(Complex Trajectory Synthetic Aperture Radar,CTSAR)可以适应雷达平台各个方向的运动,在导航、搜索等领域有着巨大应用前景。由于复杂轨迹的不确定性,导致SAR成像处理时要对雷达平台各个方向的运动进行补偿,成像算法运算复杂,实时处理时较为困难。本文针对复杂轨迹SAR实时信号处理的应用需求,分析了现有复杂轨迹SAR成像算法,提出重频自适应方法以消除雷达平台沿航迹方向速度变化导致的非均匀采样,并结合PFA算法给出成像步骤。围绕成像算法设计了信号处理机系统,实现算法的实时处理并进行实际场景成像实验。主要研究内容如下:1、基于复杂轨迹SAR成像建立了几何结构,推导出回波模型并分析回波特性。提出重频自适应方法,推导了重频自适应后的回波模型并对回波的多普勒特性进行分析。将重频自适应方法与PFA算法进行结合,给出成像步骤并通过仿真进行验证。2、针对复杂轨迹SAR成像数据量大且运算复杂的特点,以FPGA+DSP为计算核心设计了基于VPX架构的信号处理机系统。统计了算法的运算量大小,以算法的运算量选择了FPGA和DSP的具体型号,以算法对内存的需求设计了DDR3。并设计数据采集板、信号处理板、接口板及背板等。3、将成像算法的步骤进行拆分,下变频、脉冲压缩及相位补偿等预处理步骤在采集卡的FPGA上完成,极坐标格式转换较为复杂的运算在信号处理卡的DSP上完成。按算法运算量大小为四片DSP平均分配计算任务,对成像算法的耗时进行优化,并对信号处理机系统内各功能模块进行配置,进行数据链路接口调试。完成信号处理机整机调试后,在外场进行成像实验,验证了成像系统功能及实时性。