逆合成孔径激光雷达（Inverse Synthetic Aperture Ladar,ISAL）成像是一种远距离高分辨成像手段,可突破传统光学成像衍射极限的问题,依靠目标与雷达之间的相对运动成像。本文开展天基ISAL成像算法研究,旨在解决天基ISAL成像会遇到的成像及运动补偿的关键问题,以满足天基ISAL成像的发展需求。本文对天基ISAL成像过程中系统发射信号载频不稳定、目标高速运动、搭载卫星或目标卫星振动、以及由于作用距离远导致回波信噪比低的问题开展了研究,并且给出了相应补偿算法。具体研究内容如下:第二章,对ISAL成像基本原理进行了简要介绍,包括转台模型、dechirp接收和平动补偿;给出了卫星轨道模型、建立了天基ISAL成像几何、推导了天基ISAL成像的作用距离、成像幅宽、合成孔径时间和多普勒带宽公式;给出了常见ISAL成像算法及其应用条件和ISAL成像系统组成。第三章,针对发射信号载频不稳定导致回波dechirp接收信号距离向脉压位置偏移、方位向出现虚假目标及噪声水平被抬高的问题,提出基于参考通道相邻脉冲dechirp差频的载频误差补偿算法。该算法需要在系统中增加参考通道,对前后两个发射脉冲做dechirp差频。然后利用参考通道距离脉压位置估计相邻脉冲载频差,再根据相邻脉冲载频差计算回波通道dechirp接收信号载频差。利用回波通道dechirp接收信号载频差构造距离向和方位向补偿函数,分别沿距离向和方位向对回波通道接收信号进行补偿,即可消除载频不稳定对ISAL成像的影响。仿真结果验证了所提算法的有效性。第四章,针对目标高速运动导致传统ISAL成像算法中“一步一停”假设不成立的问题,提出一种脉内多普勒补偿和RVP（Residual video phase）校正算法。首先,建立高速运动目标回波信号模型,分析可知目标高速运动会引入关于快时间的一次和二次相位,称为脉内多普勒,导致散射点距离脉压位置偏移和主瓣展宽。然后,根据速度对脉内多普勒进行补偿,并给出RVP校正和平动补偿后剩余相位的表达式,认为当剩余相位小于π/2时,经过补偿后的信号可等效为“一步一停”模型下的距离脉压信号,可直接利用RD、keystone或瞬时成像算法对补偿后信号进行成像。仿真结果验证了所提算法的有效性。第五章,针对雷达搭载平台或目标振动的问题,提出基于延时共轭相乘的振动相位补偿算法。首先,建立振动信号模型,分析搭载卫星平台或目标振动对ISAL成像的主要影响是在方位向引入正弦调制相位,直接对接收信号沿方位向做傅里叶变换会引入成对回波,导致成像结果中出现“鬼影”。然后,定义第一对成对回波相对真实目标幅度衰减函数,认为当衰减函数小于-30dB时,振动相位可以被忽略。最后,提出延时共轭相乘算法,通过迭代的方式,估计并补偿振动相位,直到第一对成对回波相对真实目标幅度衰减小于-30dB。仿真和实测数据处理结果验证了所提算法的有效性。第六章,针对天基ISAL成像信噪比低,且目标转速不固定的问题,提出基于转速估计的子孔径方位向多视ISAL成像算法。首先,将采集数据分为多个子孔径,并假设每个子孔径内目标转速恒定。然后,利用基于图像对比度的转速估计算法,对每个子孔径内目标转速进行估计。根据目标转速估计值,通过插值和截取操作,将所有子图像处理为散射点脉压位置一致、大小相同的图像。将经过处理后的子图像做多视处理,得到高信噪比ISAL图像,再根据估计到的转速对高信噪比ISAL图像进行定标,即可得到高信噪比ISAL定标图像。仿真和实测数据处理结果验证了所提算法的有效性。