合成孔径雷达(SAR)是现代遥感领域的一项重要技术,相比光学和红外遥感,SAR能够全天时、全天候、远距离地对目标进行高分辨率成像,具有重要的军用和民用价值。SAR区别于其他雷达的最重要特征是其具有高分辨率特性,因而追求更高的分辨率始终是SAR成像不懈追求的目标。成像算法是SAR信号处理的核心。在众多的SAR成像算法中,极坐标格式算法(PFA)因其在成像效率、补偿雷达平台非共面运动等方面的优异性能而备受重视。但是,经典的PFA存在波前弯曲近似,成像结果几何保真度和有效成像场景大小都受到一定限制。通过算法改进后,成像处理精度能够得到显著改善,但随着分辨率的进一步提高,特别是在大斜视情况下已有的改进算法仍然无法满足成像精度要求,因此本文研究新的算法流程,目的是解决大斜视、高分辨率、大场景的SAR成像问题,并满足成像处理的实时性需要。在现有的理论的基础上,研究的基于尺度变换(CS)的PFA算法完全避免了插值运算,大大降低了计算的复杂度。全文主要内容概括如下。第一章回顾了SAR技术的发展历程,分析了国内外SAR的研究现状,并介绍了本文的研究背景和主要工作。第二章对PFA进行了深入研究。首先简要介绍了PFA成像的原理,然后分析了极坐标格式转换过程,通过分析指出极坐标格式插值过程实质上可以看成是距离和方位尺度变换的过程。第三章研究了基于CS的PFA。利用极坐标格式转换的尺度变换机理,对基于CS原理的PFA进行了新的解释。该算法成像精度和第二章PFA成像精度基本相同,但实时性显著提高。第四章研究PFA波前弯曲补偿问题。针对以往PFA波前弯曲误差分析中由于对差分距离采用了二阶泰勒近似导致精度不能满足要求的问题,采用新的方法推导了更加精确的波前弯曲误差公式。这一补偿极大的改善了波前弯曲对大斜视、高分辨率、大场景成像的限制。第五章结束语对全文工作进行总结。