在灾情监测和资源勘探等领域,高分辨率凝视成像技术有非常重要的应用价值。传统的实孔径雷达成像技术,其分辨率受限于天线孔径,在高分辨成像的应用条件下,要求超大的天线口径,难以得到应用。微波凝视关联成像作为近年来兴起的新的雷达凝视成像技术,因其分辨率不受天线孔径的限制,具备高分辨率成像的技术潜力。本文针对高分辨成像场景下的微波凝视关联成像信息处理关键技术进行了研究,提出了相应的解决方案,能够有力地促进微波凝视关联成像技术在对地遥感等领域的应用。本文的内容主要包括以下几个方面,首先从信息论的角度建立了微波凝视关联成像的信息模型,给出成像性能的定量化表征方法,并利用信息论的相关工具研究了如何对随机辐射源进行优化设计进而提高雷达获取信息的能力;本文还给出了成像方程的高效构造方法,在此基础上,对成像方程的求解方法进行了研究,分别提出了高病态性成像方程的关联处理算法、大场景下的多重网格与非均匀网格关联处理方法和基于窄脉冲随机辐射源的回波处理方法。下面进行详细说明。论文的第一部分是基于信息论的成像模型构建及辐射源设计方法。信息论自1948年香农首次提出以来,在通信、雷达等诸多领域获得了广泛的应用,本文在微波凝视关联成像数学模型的基础上,提炼出了成像过程的信息模型,从信息的角度对成像过程进行描述,并给出了成像系统的转移信息熵和耦合信息熵的概念,推导了他们的数学表达式,他们可以对成像系统获取信息的能力进行定量表征。应用成像的信息模型,结合信息论的相关工具,提出了基于时空多维分布熵的辐射源设计方法,并结合遗传算法给出了辐射源参数的优化设计流程,通过这种方法设计的辐射源能最大程度利用有限的口径资源、带宽资源,实现辐射源参数的优化配置。同时提出了阵元分布熵来对阵元排布的随机性进行定量表征,并以此为优化目标对阵元排布进行优化设计,仿真验证了本方法的有效性。论文第二部分对微波凝视关联成像方程的构建方法进行了研究。成像方程的构造是成像数据处理的关键步骤,成像方程将辐射场分布与散射回波联系在一起,求解成像方程即可获得目标的成像结果。传统的基于回波采样值的成像方程构造方法,对回波数据的利用率低且对噪声及发射机不同步等非理想因素很敏感。本部分提出了基于时域积分的成像方程构造方法,仿真验证了该方法的有效性,在此基础上又提出了一种变脉宽时域积分的成像方程构造方法,该方法通过发射变脉宽脉冲信号,达到增强观测矩阵随机性的目的;同时还提出了一种基于差分的成像方程构造方法,仿真验证了上述方法的有效性。论文第三部分对高病态性成像方程的求解问题提出一系列的关联处理方法。通过对成像方程病态性问题的分析,给出了若干种能够有效求解高病态性成像方程的关联处理方法,如Landweber算法、Krylov子空间算法等。相比于压缩感知算法,此类算法无需稀疏先验条件,能够对复杂的地物场景进行成像,具有良好的性能。论文的第四部分针对大场景成像问题提出了基于多重网格和非均匀网格的关联处理方法。首先提出了基于瀑布型多重网格的处理方法,该技术对成像方程进行预处理,将原问题分解到多级疏密程度不同的网格空间,然后依次进行求解来解决大场景下成像方程规模太大的问题。同时还给出了基于目标分布的非均匀网格处理方法,通过对成像区域的非均匀网格划分利用较少的网格即可实现对大成像场景的成像。为了实现快速成像,论文的第五部分提出了基于窄脉冲随机辐射源的回波处理方法,通过发射窄脉冲信号,利用窄脉冲信号的高距离分辨能力对成像区域进行条带处理,然后再将各条带的成像结果进行拼接获得高分辨率图像。这一部分首先给出了基于窄脉冲的成像模型以及条带划分的回波信息处理流程,进一步提出了基于加权频域谱熵的波至点高精度确定方法,最后提出了基于加权平均的条带成像结果拼接方法。