合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)是一种不受天气、光照等条件限制,并且依靠主动发射电磁波实现遥感探测的传感器,它可以通过不同类型的载体得到不同斜视角度和频率情况下分辨率较高的感兴趣物体的雷达图像,在民用以及军用方面具有独特的优势及广泛的应用前景。对于一般的正侧视及低斜视(斜视角度不大于45°)SAR回波信号的处理,一般的SAR成像处理算法即可达到成像要求;但是对于大斜视模式(斜视角大于45°)SAR成像,斜视角的增大将会带来SAR成像处理的复杂度,传统的SAR成像技术难以满足成像要求。因此,论文通过研究大斜视SAR信号模型以及SAR回波特征,对相关SAR成像技术展开了研究。另一方面,对于斜视SAR成像算法的研究,一般主要聚焦在算法的提出和基于点目标或实测数据的验证,而对于粗糙海面与目标及其复合场景的斜视SAR成像仿真很少。将SAR图像仿真技术应用在粗糙海面与目标及其复合场景中,不仅可以促进更好地理解电磁波与目标的相互作用机理,而且也为海洋遥感、目标检测与识别以及SAR图像解译等方面奠定了基础。论文主要围绕斜视情况下的复杂场景与目标回波模型的建立以及回波处理等开展了对大斜视SAR成像算法的深入研究,以此为基础,推导了三种改进的大斜视回波数据处理方法,通过实例仿真分析了改进算法的可行性和优越性,论文的主要工作包括如下几个方面:1.提出了基于电磁散射理论和SAR工作原理仿真复杂电大尺寸目标斜视SAR图像的方法。其中采用几何光学与物理光学(Geometrical Optics and Physical Optics,GO-PO)混合方法分析其散射特征,可以高效地获取目标的回波,进而采用SAR成像算法开展其大斜视SAR图像的仿真工作。2.基于毛细波修正面元散射模型(Capillary Wave Modified Facet Scattering Model,CWMFSM)与GO-PO混合方法,结合SAR工作原理,提出了仿真海面与目标复合场景斜视SAR图像的流程。首先对复合场景进行离散化几何建模,进而采用面元化思想的电磁散射模型获得其空间分布雷达散射截面。在此基础上根据SAR工作模式得到回波信号,此时便可结合成像处理算法对其回波进行处理得到最终的目标SAR图像。此方式可以全面真实地体现出目标、海面的散射特征,更能满足海洋环境SAR图像中目标识别和探测的应用需求。3.对于较大的斜视角,传统的频率变标(Frequency Scaling,FS)算法不能完全补偿二次距离压缩(Second Range Compression,SRC)误差,将会产生严重的散焦现象。为此,论文推导了一种改进的FS算法,该算法通过非线性频率变标操作消除了SRC误差。结合复杂场景的回波仿真方案,开展了大斜视模式复杂舰船目标、复合船海场景的斜视SAR图像的仿真,分析了斜视角、入射角等对SAR图像的影响。4.针对斜视SAR回波处理,在原始距离多普勒(Range Doppler,RD)算法的基础上提出了改进的RD算法。距离-多普勒算法是一个最经典、最常用的成像处理算法,但是随着斜视角的增加,距离单元徙动(Range Cell Migration,RCM)也随之增加,原始的RD算法已无法满足大斜视成像的要求。因此,论文详细分析了斜视模式下目标回波具有距离走动较大以及距离弯曲较小的特征,并研究了雷达平台与感兴趣目标斜距等式的近似精确度与相位的关系,同样指出了大斜视情况下应该采取斜距等式的高阶泰勒近似,以满足成像精度的要求,从而提出了一种改进的RD算法,该算法成功地避免了传统成像算法中的插值操作,将计算效率提升了70倍。最后,复杂目标的成像结果表明了该方法的有效性。5.提出了适合于处理工作于大斜视模式的弹载SAR成像的四阶谱分析(Spectral Analysis,SPECAN)算法。在原始SPECAN方法的基础上,结合了大斜视SAR回波特点,提出了一种改进的SPECAN算法。首先通过研究大斜视SAR回波特性分析了斜视情况下RCM对方位相位精度的影响,从而采用四阶相位模型来提高方位向处理精度。此外,该改进的SPECAN算法避免了插值操作,其操作仅仅包括两部分,即快速傅里叶变换操作以及复数相乘,具有较高的处理效率。最后,结合仿真实例分析了提出方法的可靠性。