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载机飞行不稳对SAR成像质量影响很大，对超宽带SAR系统尤其如此，提出了一种结合非线性CS算法的超宽带SAR运动补偿方法。通过采用引入高次相位补偿和非正交旁瓣抑制的改进非线性CS算法，减小了超宽带SAR成像中的相位误差。通过成像前的常规一阶运动补偿和距离徙动校正后的分块二阶运动补偿，有效补偿了超宽带SAR中的方位空变运动误差，提高了飞行不稳时的成像质量。该方法在运动补偿时考虑了方位空变运动误差随距离的变化，针对载机运动误差变化较快的情况也给出了处理办法。仿真和实测数据的处理结果验证了该方法的有效性。