● 摘要
合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar, SAR）是一种全天时、全天候的高分辨率主动式微波成像雷达。三维合成孔径雷达（3D-SAR）成像技术是近年来兴起的研究热点，但是传统的SAR成像方式，通常难以在高度维形成有效孔径，不具备三维成像的能力。高速大机动SAR运动速度快，轨迹复杂并可以形成高度维孔径，本文探讨基于高速大机动平台3D-SAR相关理论和方法，主要包括高速大机动SAR三维成像算法、空间三维分辨率的理论分析方法和图像运动误差定位方法等内容，论文的研究成果将为三维合成孔径雷达成像理论研究和工程应用提供参考。
论文首先研究了高速大机动SAR三维成像相关理论和技术问题。讨论了高速大机动成像模型下，雷达运动参数对多普勒特性的影响，理论上分析了该模式进行三维成像的潜力；重点研究了高速大机动三维成像算法，获得了良好的三维成像聚焦效果；分析了三维成像的空间能量分布特点，指出存在高度维孔径是进行高速大机动三维成像的必要条件，积累时间是直接决定三维成像聚焦质量的重要因素；文中还讨论了提高成像处理效率的优化方案，分析了常规算法的计算量，提出了一种基于子孔径分段处理、成像叠加的优化方案，并结合仿真阐述了方案的可行性。
详细讨论了高速大机动SAR三维成像的分辨率分析方法。通过分析该模式成像特点，指出成像空间各个维度间存在复杂的耦合关系，这种耦合难以用简单的几何关系进行解释。因此从信号处理的角度入手，研究了斜视模式下的二维正交分辨率分析方法，进而延伸至三维，提出了一种基于空间直角坐标系的三维分辨率理论分析方法，相关的仿真分析结果表明，该方法能够对点目标成像结果的三维分辨率做出较为准确的解释。
深入分析了运动误差对图像定位的影响，提出一种无近似的图像定位误差分析方法。通过直接求解SAR定位多普勒方程组，获得几何校正后SAR图像的几何定位误差的精确解析解，并重点讨论了位置误差和速度误差对图像定位的影响；全链路仿真实验证明，该方法具备较高的精度，能够准确解释运动误差对图像定位造成的影响。