随着航空航天活动的不断增加,空间环境正在变得日益拥挤。为了确保空间活动安全、维护空间环境稳定,世界各国迫切需要对空间态势进行全面、系统的感知。空间监视技术作为空间态势感知的主要手段,与其相关的研究越来越受到重视。雷达得益于其全天时、全天候、远距离的工作能力,在空间监视系统中占据重要地位。而能够对空间目标成像的逆合成孔径雷达（Inverse Synthetic Aperture Radar,ISAR）也成为了监视、观测空间的有力工具,在空间目标的分类、识别以及机械损伤诊断中均扮演着重要角色。现有的空间监视体系以地基系统为主,为了扩大监视目标范围、提高监视系统灵活性,需要进一步发展空基空间监视技术。星载雷达具有不受光照条件影响等独特优势,星载雷达空间目标成像也成为了空间监视技术的一个重要发展方向。本文系统研究了空间目标的ISAR成像方法,研究内容包括空间目标ISAR图像的方位维定标、地基ISAR空间目标成像的参数化距离-瞬时多普勒（Range-Instantaneous Doppler,RID）RID算法以及星载ISAR空间目标成像方法。在地基ISAR参数化RID成像方法的研究中,本文根据目标的运动状态将其分为两类,分别为仅有轨道运动的平稳空间目标和存在姿态调整或处于慢速翻滚中的机动空间目标。文中分别分析了这两类目标的回波特性,并有针对性地提出了两种适应的参数化RID成像方法。本文在上述各个方面进行了理论分析及仿真和实测数据验证,主要内容如下所述:1.为解决空间目标ISAR成像的方位维定标问题,提出了基于轨道几何关系和回波参数估计的两步式精确定标方法。对于轨道信息可以预知的目标,该方法有效利用了先验信息,在分析空间目标ISAR成像基本几何构型的基础上,通过目标与雷达间的几何关系快速完成对目标图像的方位维定标。对于轨道信息未知的目标,该方法首先使用斑点检测算子提取目标上的独立散射点,然后采用积分三次相位函数法估计各个散射点回波的调频率,随后利用调频率与相对应的散射点距离位置之间的线性关系估计出目标的等效转速,最后完成对目标图像的方位维定标。通过仿真实验和实测数据处理结果验证了所提方法的有效性,结果表明所提方法能够对空间目标的ISAR图像进行精确定标。2.为解决仅有轨道运动的平稳空间目标ISAR成像问题,提出了基于平滑积分高分辨时间-调频率表示的参数化RID成像方法。文中首先分析了仅有轨道运动的空间目标的回波特性,将单个距离单元的雷达回波建模为多分量线性调频信号。所提成像方法使用平滑积分高分辨时间-调频率表示法完成对单个距离单元回波各个分量的调频率估计,从而重构出各个距离单元回波的瞬时多普勒谱,并获得目标在不同时刻的RID图像。通过仿真成像和实测数据处理结果验证了所提成像方法的有效性,与同类方法的对比体现出了所提成像方法重构目标图像的准确性。3.为解决存在自身姿态调整或处于慢速翻滚中的机动空间目标ISAR成像问题,提出了相干积分平滑广义三次相位函数法用于估计多分量三次相位信号,并提出了基于该算法的参数化RID成像方法。文中首先根据对机动空间目标的三维转动状态和回波特征的分析,将单个距离单元的回波信号建模成为多分量三次相位信号。然后分析了广义三次相位函数法在估计多分量三次相位信号时的交叉项特性,提出了抑制交叉项的相干积分平滑广义三次相位函数参数估计方法。最后使用该方法完成对单个距离单元回波的参数估计,从而重构出各个距离单元散射点回波的瞬时多普勒谱,并获得目标在相应时刻的RID图像。通过不同信噪比下的仿真结果和实测数据处理结果验证了所提方法的有效性,通过与同类成像方法的结果对比体现出了所提方法的抗噪声性能、交叉项抑制性能、以及对二次调频率估计的准确性。4.为解决星载雷达空间目标ISAR成像中低信噪比和成像积累角较大导致的运动补偿问题,提出了基于抛物线检测和最小熵的参数化平动补偿方法,以及基于最小熵的参数化转动补偿方法。所提平动补偿方法将目标距离随慢时间的变化拟合为抛物线表达式,首先采用基于霍夫变换的抛物线检测法得到目标距离的初始估计,从而完成对回波的初始平动补偿。随后使用基于最小熵的参数化平动补偿方法估计初始补偿的剩余误差,并完成精确的平动补偿。所提转动补偿方法使用最小熵法对目标转动中心和等效转速进行联合估计,利用估计结果便可完成对目标图像的转动补偿及图像定标。通过不同信噪比下的仿真和实测数据处理结果验证了所提平动补偿和转动补偿方法的有效性,与同类平动补偿方法的结果对比体现出了所提方法的精确性。