作为一种先进的主动式微波遥感系统，合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar，SAR）可以全天时、全天候对地实施观测，有着十分广阔的应用前景。运动补偿（Motion Compensation， MOCO）是SAR应用中获取高质量图像的关键步骤，但是，随着分辨率提高，广泛采用的两步运动补偿法的性能却出现了严重下降。高分辨率成像中，如何精确地校正空变运动误差仍是很大的挑战。并且，高分辨率宽测绘带的发展趋势意味着更庞大的数据量，常规运动补偿算法将会耗费大量的运算和存储资源，难以满足实时处理的需求。如何保证处理精度的同时提高算法的实时处理性能是运动补偿方案设计需要着重考虑的。此外，极化合成孔径雷达（Polarimetric Synthetic Aperture Radar，PolSAR）能够获取更精细、更全面的目标散射特征，在目标识别、分类以及参数反演等方面存在重要的应用价值。极化目标分解作为解译目标散射特征的主要工具，一直是 PolSAR 研究的重点。本文针对高分辨率合成孔径雷达运动补偿与极化信息处理中的关键问题进行了深入研究，主要工作如下：
　　1.研究了广泛采用的两步运动补偿法在高分辨率成像中性能下降的问题，从距离徙动校正误差的角度进行了分析。本文推导了存在航迹误差的回波信号频谱的通用表达式，对运动误差引起的距离徙动校正误差和方位压缩误差进行了分析。在此基础上。研究了残余距离空变误差对距离徙动校正的影响，对两步运动补偿法和一步运动补偿法进行比较，验证了一步运动补偿法能够避免引起额外的距离徙动校正误差，更适用于高分辨率成像，与Omega-K算法的结合也更简便。
　　2.基于距离子带处理提高了一步运动补偿法和精确地形孔径依赖（Precise Topography- and Aperture-Dependent，PTA）算法的实时处理性能，提出了一种改进的多级空变运动补偿方案，兼顾处理精度和运算效率。该方案基于距离子带处理实现无插值的近似距离包络补偿，提高了一步运动补偿法的运算效率。并且，对一步运动补偿法的常规处理顺序进行修正，保证相位补偿精度不受近似距离包络补偿的影响。基于距离子带处理还能够降低子带内残余方位空变误差的距离空变性，不再需要逐像素计算残余方位空变误差，降低了PTA算法的运算量。相比于常规运动补偿算法，该方案减少了运算和存储资源的消耗，具有较高的工程应用价值，为实时处理方案设计提供了一种有效思路。
　　3.对滑动聚束模式中的运动补偿问题进行了研究，并提出了一种基于子孔径图像相干叠加的滑动聚束模式实时成像处理方案。利用子孔径技术解决滑动聚束模式成像处理中PRF不足的问题；子孔径数据处理选择Omega-K算法，保证高分辨率情况下的聚焦质量；根据“等效运动误差曲线”的概念选取不断变换的视线方向进行运动补偿，相比固定方向运动补偿能够获得更理想的补偿效果。该方案在各个子孔径内分别完成方位压缩，配准相邻子孔径图像后在图像域进行相干叠加，最终累加得到全孔径图像。相比于子孔径处理的常规框架，该方案不需要进行全 孔径方位压缩，减少了运算和存储资源的消耗，提高了成像处理的实时性能。
　　4.研究了一种基于城市区域提取的混合极化目标分解算法，以提高基于散射模型的极化目标分解算法对不同散射特征目标的适配性。该算法利用极化相干性增强技术区分城市区域和自然分布区域，针对这两种具有不同散射特征的区域采用不同的极化目标分解算法进行处理，并引入线散射模型和修正的体散射模型提高城市区域散射机制的解译精度。此外，基于散射特征分析推导了负功率像素限制条件，达到消除负功率像素的目的，更加符合物理实际。