逆合成孔径雷达（ISAR）高分辨成像能够获得目标丰富的结构及运动信息,从而为目标分类识别提供有力的技术支撑,并在空间态势感知与防空反导等领域中发挥着重要作用。对于单一平稳目标,在平动补偿后利用传统的距离-多普勒（RD）算法即可获得聚焦良好的图像。但在实际应用中,ISAR往往面临复杂的多目标观测环境,这将为聚焦成像带来很大的困难。当同一雷达波束内存在多个目标（如飞机编队、多个弹道目标等）时,由于各个子目标相对于雷达视线的运动相近,其回波在距离-慢时间域存在混叠,此时传统的单目标平动补偿及成像方法将失效。此外,当多个雷达观测波束内存在多个目标时,如何根据各目标特性及环境先验信息将有限的雷达资源在各目标成像任务之间进行合理分配,已经成为提高ISAR高分辨成像系统效能的关键问题。因此,由于多目标观测环境的特殊性与复杂性,仍存在不少问题亟待解决。针对上述问题,本文重点开展以下研究:基于距离像域分离的刚体多目标高分辨ISAR成像;基于时频重构的微动多目标高分辨ISAR成像;基于高分辨成像的微动多目标雷达资源调度等。其中,前两部分主要研究同一波束内的多目标成像,最后一部分主要研究多波束多目标成像。相关工作将为提高我国成像雷达的多目标感知与探测能力提供理论和技术支撑。本文的主要内容可概括为如下三个部分:第一部分研究基于距离像域分离的刚体多目标高分辨ISAR成像方法。首先建立了匀加速直线运动刚体多目标成像模型。然后,分别研究了线性调频、步进频以及调频步进三种典型调频波形的距离高分辨合成方法,并对其各自优势与不足进行了分析,为复杂环境下的ISAR波形选择提供参考。在此基础上,针对具有二阶平动分量的多目标,提出基于Hough变换的高分辨ISAR成像方法。进一步针对具有三阶平动分量的多目标,提出粒子群优化的高分辨ISAR成像方法。最后,通过仿真数据实验结果验证了所提方法的有效性。第二部分研究基于交替方向乘子法（ADMM）的微动多目标高分辨ISAR成像方法。首先建立了微动多目标的运动模型,具体包括子目标一般微动模型及自旋、进动、章动等三种典型微动形式的运动模型。针对微动多目标回波存在方位向随机缺损的情况,提出基于ADMM的微动多目标距离-瞬时多普勒（RID）成像方法。最后,通过仿真数据的实验结果验证了所提方法的有效性。第三部分研究了基于ADMM高分辨成像的微动多目标ISAR资源调度方法。首先根据第二部分ADMM时频重构方法特性、各微动目标信息、环境先验等计算出各目标成像对雷达资源的需求度和综合优先级。然后基于脉冲交错技术,在时间及能量双重约束下构建微动多目标雷达资源调度模型。针对该模型难以获得解析解及现有数值优化求解方法稳定性不高等问题,提出遗传算法的微动多目标雷达资源调度方法。最后通过仿真数据的实验结果验证了所提方法的有效性。