双基前视SAR系统通过将收发分置,保持接收机前视接收,发射机侧视照射,完成了对正前方目标区域的二维高分成像,打破了单基SAR的固有缺陷,扩展了SAR系统在俯冲末制导阶段的应用。同时,双基SAR系统不仅拥有“静默”突防、配置灵活等特点,还可以通过改变双基角,获取目标不同角度的散射特性,增强了后续图像处理和目标提取的能力。可见,双基前视SAR成像技术已成为雷达成像的一个重要研究方向。然而与传统SAR信号相比,双基前视SAR的信号拥有了新的特性,如:方位平移不变性的丢失,双平台距离信息的耦合以及方位向定义的模糊等。这些特点均导致传统的成像算法失效。本文以机动平台的运动特性研究为基础,对双基前视SAR的成像体制应用及成像算法中的关键问题开展研究,具体研究内容主要包括以下五个部分:1、斜距模型作为SAR信号分析与处理的基础,其表达式的精度和物理参量的显性表示将与后续的算法设计息息相关。本文首先以双基移不变模式和双基移变模式为标准,对双基移不变模式下的无近似斜距模型和单基等效斜距模型进行总结,明确该构型下的方位向定义和等效条件。利用单站固定移变模式,对方位平移不变性的失效问题进行说明。针对移变模式下传统物理参量的距离和方位向定义失效问题,利用双基任意构型下的传统无近似斜距模型进行解释说明,并明确“点到点”的无近似斜距模型及其对应的高阶多项式斜距模型的意义。针对多基任意曲线轨迹下的斜距模型,以双基单元为例,提出四阶近似展开式模型,并利用级数反演获取高精度二维频谱。该部分是后续频域成像方法、波束域成像方法的分析和设计基础。2、与现有机载或弹载双基轨迹设计方法不同,单一某个方向的分辨近似约束已无法满足机-弹双基前视协同模式下的高实时性、低机动性要求和动态特性差异大等要求。故,本文首次提出二维分辨率和分辨单元面积双重约束下的飞机轨迹设计方法。首先,根据不同弹目距下的机-弹平台多普勒贡献情况和飞机飞行参数对系统分辨能力的影响规律,以飞机匀速平飞作为假设条件,得到飞机与目标最大转角。然后,利用影响因子较大的轨道夹角和飞机初始斜视角作为优化输入量,对飞机轨迹进行优化,以确保弹体在整条轨迹下满足成像要求。最后,通过仿真试验对所提算法进行了有效性验证。3、针对机动平台平飞段的双基前视SAR成像中交叉轨迹构型带来的距离线性徙动空变严重、方位调频项的二维空变以及图像形变等问题,本文基于高阶多项式近似斜距模型,首次提出一种基于方位向聚焦频点进行方位非线性变标的频域成像算法,以及反向投影几何形变校正方法。首先,利用Keystone变换消除目标点的大部分距离徙动;然后,与现有方法不同,本文通过成像构型获取方位调频项随方位聚焦频点空变的近似解析式,该方法不仅精度高且适用性强。最后,通过变标完成方位向的均衡化操作,并提出与成像算法对应的反向投影几何形变校正方法,为后续的图像匹配、识别奠定基础。数学仿真和实测数据对所提算法的有效性进行了验证。4、针对曲线轨迹双基前视SAR构型,波数域类成像方法的研究相对较少,本文为弥补这一空缺,提出一种基于方位向重采样的改进Stolt插值波数域成像算法。该方法不仅实现了徙动量的距离空变,而且基于方位向聚焦频点建立了相位的方位空变特性模型。首先,提出利用时域线性走动完成频谱的“正则化”操作。同时,利用高阶多项式拟合完成二维频谱的距离线性化操作。为结合运动补偿和避免时域聚焦带来的方位补零操作,选择在波数域进行聚焦,并利用方位重采样解决方位调频项的空变问题。所提算法为后续探索双基SAR波数域算法奠定了理论基础。5、针对双基前视SAR体制在末制导阶段应用中的图像定位问题,首次提出一种基于R-D原理的双基前视SAR几何绝对定位方法。首先,在相邻合成孔径中心时刻,利用收发平台与目标的几何关系进行数学建模;再结合无畸变地距SAR图像中的目标与场景中心点的关系,解算目标相对接收平台的位置信息;同时,针对双基SAR系统独有的“空时频”同步误差模型对所提算法的影响规律进行分析,并通过仿真计算反演出定位误差对同步误差的指标约束量。仿真结果验证了定位方法的有效性及误差模型的正确性。