逆合成孔径雷达能够对非合作目标实现主动成像,该技术已经在多个领域内应用并受到了广泛的关注。ISAR成像中的两个较为关键的问题分别是消除目标转动形成的空变相位误差和ISAR成像结果的方位向定标。本文从工程应用的角度出发,开展研究适合工程实现的转动空变相位误差消除和方位定标技术的工作。本文的主要内容包括:(1)等效匀速转动目标的高精度ISAR成像及定标方法当ISAR距离分辨率较低时,非参数化运动补偿技术会导致包络的旋转中心与相位的旋转中心不一致的问题,该问题影响了目标转动速度估计和转动空变相位误差补偿,进而影响最终成像和定标效果。本文在联合分析了目标转动引起的距离空变相位二次项和参考中心误差对成像的影响后,提出了一种基于局部平均多普勒趋势的ISAR成像结果方位定标方法,适用于非合作目标匀速转动的情况。本文所提方法从相位函数中提取目标的转动信息。考虑到单个散射点相位函数无法准确反映转动速度的调制,该方法利用回波的全部散射点的方位向相位信息构造局部平均多普勒趋势(Local Average Doppler Trend,LADT)信号,该信号可以较为准确地描述慢时间段内回波信号中目标转动引起的多普勒趋势信息。根据LADT信号估计各距离单元回波的多普勒调频率,再依据多普勒调频率与距离位置的线性关系,估计目标的转动速度。为了减少提取相位的跳变和噪声的影响,在线性关系估计中引入了随机采样一致(Random Sample Consensus,RANSAC)算法。在估计出多普勒调频率和位置的关系后,反演出目标的转动速度,并根据转动速度构造补偿函数实现高精度的转动空变相位误差补偿以及方位向定标,得到聚焦的、方位向定标的ISAR图像。本文所提方法不受非参数化平动补偿引入的距离和方位旋转中心不一致问题的影响,还具有较高的运算效率。仿真和实测数据实验均验证了本方法的有效性。(2)针对机动目标的高效ISAR成像及定标方法在较短的成像时间段内,机动目标回波信号可由匀加速转动信号模型描述。匀加速转动会引入两维空变的相位误差。本文提出重采样-非线性最小二乘(Resampling-Nonlinear Least Squares,RS-NLS)算法来估计匀加速转动目标的旋转参数,并根据旋转参数消除匀加速转动引起的两维空变相位误差。根据目标的旋转参数,目标的二维空变相位误差可以通过距离空变相位补偿函数和方位重采样消除,使成像结果的成像质量达到最优。所提方法以成像结果的图像质量作为最优化对象,将目标的旋转参数估计转换为一个非线性最小二乘问题。该非线性最小二乘问题由高斯-牛顿方法进行求解。高斯-牛顿方法通过多次迭代逐步地产生一系列参数估计值,这些估计值随迭代次数的增多逐步地逼近精确的旋转参数。在每次迭代的计算过程中只含有重采样和快速傅里叶变换运算。相比已有算法具有更高的运算效率。对仿真和实测数据的处理证明了本文算法的有效性。