圆迹SAR是SAR的一个新发展方向,相比于传统直线轨迹SAR,其具有全方位观测、高平面分辨和三维成像能力等优势。近年来,圆迹SAR的独特优势受到了国内外学者的广泛关注,已成为当前的国际研究热点。作为一种新兴的成像模式,圆迹SAR仍处于试验探索阶段,虽然国际上已通过试验验证了该模式的可行性,但其成像理论和处理方法还发展得很不成熟,现有研究主要针对理想的标准圆轨迹正侧视模式,未针对机载、星载等平台的特点和实际问题,如不规则轨迹、运动误差等,进行系统的成像理论和处理方法的研究。本论文围绕圆迹SAR在机载、星载平台下的成像处理问题,从信号建模和分辨率分析、聚焦成像处理、相位误差分析和运动补偿、旁瓣抑制、以及三维重建能力增强这几个方面展开了系统而深入的研究。论文的主要工作和创新性成果如下:　　 (1)建立了圆迹SAR的一般化信号模型,在该模型下深入研究了圆迹SAR的采样准则和三维分辨能力,解决了现有方法只适用于标准圆轨迹正侧视模式的缺点,为网迹SAR系统参数设计提供了依据:通过慢时间瞬时频率分析,给出了不规则轨迹圆迹SAR的瞬时PRF的下限,并提出了变PRF的数据采集方式,该方法直接适用于任意轨迹聚束模式SAR；从频谱分析的角度详细推导了空变的全孔径圆迹SAR三维点扩展函数和分辨率的解析表达式,并分析了部分孔径圆迹SAR的三维分辨能力。　　 (2)提出了三种圆迹SAR快速聚焦成像算法以满足不同平台的不同需求,解决了现有算法计算复杂度高或只适用于标准网轨迹正侧视模式的缺点:针对可控平台,如转台、轨道等,提出了适用于标准圆轨迹、斜视圆迹SAR的RMA算法；针对机载平台非规则运动的特点,提出了适用于机载圆迹SAR的PFA算法,该算法通过距离向重采样完成了数据在高程向的解耦,并通过简单的方位二次滤波校正了平面波近似带来的相位误差,扩大了有效成像范围；针对星载圆迹SAR成像中平台运行轨迹非理想圆、地面弯曲以及成像区域大等特点,提出了一种适用于星载恻迹SAR的PFA算法,通过球面波-平面波变换,实现了球形参考表面的精确聚焦成像。　　 (3)分析了轨迹定位误差对圆迹SAR三维成像的影响,指出圆迹SAR轨迹定位精度须达到λ/16；为降低对运动传感系统的要求,提出了一种新的基于逆回波生成的相位梯度自聚焦(PGA)算法,这里的逆回波生成是指利用特显点图像在中心频率处再生成1-D单频回波,用以提取相位误差,该算法充分考虑了圆迹SAR图像方位向和距离向耦合、相位误差在二维频域呈现明显的空变性等特点,将轨迹定位精度要求降低到距离分辨率量级,相比于现有的距离压缩域强散射目标相位跟踪方法,该方法对特显点的要求更低,且具有更好的鲁棒性,仿真实验验证了本方法的有效性。　　 (4)针对由于圆迹SAR频谱的中空特性,传统的基于谱分析的频谱加权方法不能有效降低响应函数旁瓣这一问题,给出了一种基于L1优化的圆迹SAR旁瓣抑制方法,该方法能够对分布式月标进行精确重建,同时有效抑制旁瓣,仿真和暗室实际数据验证了算法的可行性和有效性。　　 (5)针对圆迹SAR三维重建能力依赖于目标散射的方向一致性这一问题探索性地提出了一种新的干涉圆迹SAR三维成像模式,建立了信号模型,在此基础上,给出了相应的处理流程,在不损失目标分辨率的条件下,增强圆迹SAR对强方向性目标的三维重建能力；此外,通过双频十涉方法,可在成像处理中有效避免复杂的相位解缠步骤。仿真实验验证了本方法的有效性。