中文摘要：

中高轨道SAR是一种高分辨率宽测绘带成像雷达。相比于传统的低轨SAR而言，中高轨道SAR具有大面积连续观测能力，并且重访时间短、数据相干性强，因此它在地质灾害监测控制以及热点地区军事侦察等方面的能力也大幅提高。2003年，NASA部署了中高轨道和地球同步轨道SAR卫星计划，自此中高轨道SAR作为未来高性能对地观测技术受到越来越多的关注。卫星系统硬件和成像处理软件是中高轨道SAR研究所面临的两大技术瓶颈。本项目拟通过理论分析和计算机仿真手段，在成像处理方面获得突破，建立起合理的中高轨道SAR信号处理算法和系统实现方案。本研究紧密结合星载SAR发展趋势，能够进一步提高我国在该领域的影响力，并为中高轨道SAR的系统研制奠定坚实的理论基础；本项目属于预研性质，具有较强的创新性，有利于促进星载SAR理论体系的完善，开创出SAR信号处理的新思路。

结论摘要：

中高轨道SAR（MEOSAR）是下一代星载SAR重要发展方向之一，MEOSAR成像处理方法是支撑其系统研制必需的关键技术之一。本项目深入分析了MEOSAR系统观测性能和回波信号特性，揭示了MEOSAR系统优势，丰富了现有的MEOSAR系统知识和分析方法，并重点围绕回波信号建模、距离空变信号处理、以及方位时变信号处理三个方面开展系统研究。主要工作和创新成果包括 （1）在回波信号建模方面 针对MEOSAR观测速度慢、合成孔径时间长、距离模型高阶分量显著等特点，推导了多普勒二次和三次调频率的矢量表达式，再次基础上提出了改进斜视距离模型，将传统斜视模型的拟合精度提高一阶，解决了中等分辨率和卫星高度的MEOSAR信号建模问题；为克服传统和改进视距离模型精度敏感于分辨率和卫星高度这一缺点，提出了多项式逼近距离模型，利用级数反演方法建立了精度高、普适性强、且易于算法实现的解析频域信号表达式，满足了更高分辨率和卫星高度的MEOSAR信号建模需求；建立了统一的基于多普勒参数的二维频域信号表达式，直观反映了距离模型误差与信号模型误差以及成像处理误差之间的联系，提供了一种研究信号模型对成像质量影响的理论分析方法。 （2）在距离空变信号处理方面 完善了经典RD算法和CS算法，使MEOSAR成像处理研究能够继承和沿用低轨SAR工程经验和成果；基于改进斜视模型和多项式逼近模型，将距离空变信号处理能力更强的NLCS算法推广至MEOSAR，为MEOSAR成像处理提供了一种成像精度更好、处理效率更高的成像算法。 （3）在方位时变信号处理方面 针对一维方位扰动方法的不足，提出二维方位扰动方法，既缓解了方位时变对距离向处理的限制，又解决了方位时变对方位向压缩的限制，显著提高了NLCS算法的成像精度和效率，提升了NLCS算法的工程实用价值；联合Keystone变换和一维方位扰动，提出KT-AP算法，突破了方位时变距离走动校正对成像处理的限制，同时补偿了回波信号的二维空时变，为MEOSAR提供了另一种理想的成像算法。 综上所述，本项目主要在MEOSAR信号建模和成像处理方面取得了一定的研究进展，为MEOSAR成像技术的发展积累了初步的经验和成果。