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合成孔径雷达（SAR,synthetic aperture radar）是一种重要的遥感手段。自从上世纪50年代第一个合成孔径雷达成功运行,合成孔径雷达的系统设计、参数指标和处理算法都持续的得到提升,它的应用领域也在不断的拓展,逐步面向更加复杂的应用场景。这些应用的场景确实对现有的技术和算法提出了挑战。首先,考虑到目前以星载、机载为主的SAR系统单次探测的运行成本较高,在传统SAR回波仿真技术优化的基础上,发展一些高精度高效率的合成孔径雷达回波仿真技术是非常有必要的。其次,最新设计的光电协同SAR成像处理器在处理星载小斜视（斜视角|θ|<θH/2,θH为波束宽度）[1]数据时存在一些问题。因此,在当前光学成像算法基础上,为该套可编程光电协同处理器研究可以同时处理正侧视和小斜视数据的通用光学成像算法很有必要。再次,沿着多普勒方向SAR原始信号频谱可能发生缠绕,形成多普勒模糊。因此,在SAR信息提取领域,发展一些直接作用于SAR原始数据而不需要在多普勒频域进行操作的信号级信息提取技术是很有必要的。最后,传统的双通道动目标提取技术依然存在性能提升的空间,因此,在SAR信息提取领域,发展一些更加有效的双通道图像级动目标提取技术是很有必要的。本文对以上提出的技术挑战进行一定的研究,创新性的工作主要体现在:面向上述应用场景,提出了对传统技术进行深度优化的回波仿真技术和SAR光学成像技术,并发展了一系列信号级和图像级的新信息提取技术。本文的工作主要可以概括为:第一:对传统的回波仿真技术进行了优化,提出了基于回波对称加速与时变RCS演算的SAR高速回波仿真技术。该技术依托GPU并行计算和回波矩阵对称优化算法,极大提升了SAR回波仿真技术的运算效率。同时,为了进一步提升生成回波的精度,我们又引入了一种基于高频近似理论的由瞬时斜距和雷达入射角度计算后向散射系数的方法。在给定数字高程信息（DEM）和雷达入射角度范围后,照射场景中每个散射中心在不同方位时刻的后向散射系数就可以被精确地计算得到。由此,相对传统的SAR回波仿真技术,进一步提升了生成原始数据的精度。第二:从星载光电协同处理的实际情况出发,提出了一种为最新的可编程光电协同处理器定制的对正侧视和小斜视（斜视角|θ|<θH/2,θH为波束宽度）数据通用的SAR光学成像技术。在实际SAR光学成像处理中,大尺寸SAR回波数据被逐块拆分成像并将成像结果拼接输出。通过应用光学预处理滤波器（Optical Preprocessing Filter）,无论回波信号的多普勒中心频率为多少,其二维频谱将都会被移动至零多普勒位置。这使得由空间光调制器SLM加载的光学相位滤波器得以覆盖大部分回波信号谱区域,如此保障了单次成像的高精度输出。同时,在精细聚焦回波数据的基础上对成像结果的光路位置进行了修正。单次光学成像的结果被移至光路的中心,如此,成像系统得以满足后续图像拼接的操作需求。综上所述,该SAR光学成像技术,能够为最新的可编程光电协同处理器提供正侧视和小斜视数据通用的高精度光学成像解决方案。第三:在信号级信息提取方面进行了深入的研究,提出了基于M-RANSAC（Modified RANdom Sample Consensus）和STFRFT（Short-Time FRactional Fourier Transform）的SAR信号级特征提取技术。为了避免多普勒频域可能发生频谱缠绕,该技术的输入为SAR时域距离压缩信号。由此,其主要贡献在于可以实现散射中心的无模糊信号级信息提取操作。该技术提取的特征信息主要包括:（1）有望作为目标分类关键属性的后向散射包络;（2）表征地理信息的雷达平台地距方向和沿轨道方向的两维几何位置。（3）沿航迹方向的散射中心和雷达平台的相对速度。值得注意的是,该技术可以对无明确平台速度而无法完成成像的SAR数据进行特征提取,这种优势为该技术提供了额外的新颖性。第四:在图像级信息提取方面进行了深入的研究,提出了基于WVL（Weighted Ve-locity Locator）和FAC（False Alarm Canceller）的SAR图像级动目标提取技术。在该技术的应用中,我们引入了一个新的测度,称为加权速度（WV,weighted velocity）,它能够综合考虑目标的强度和速度。如此,相应的加权速度定位器（WVL）的输出结果能够避免噪声相关虚警的影响。同时,该技术还引入了一个后处理滤波器（Postprocessing Filter）,命名为虚警消除器（FAC）,它能够消除WVL检测结果中杂波相关虚警的影响。因此,综合利用上述两项创新,该技术实现了图像级动目标提取的精细化。同时,本文还针对图像级信息提取的预处理进行了研究,提出了一套基于SAR信号建模的多通道SAR成像和配准技术。该技术为图像级动目标提取技术打下了坚实的预处理基础。