逆合成孔径雷达(ISAR)是一种高分辨成像雷达,能全天时、全天候、远距离提供高分辨率的雷达图像,在军用和民用的众多领域具有广泛的应用前景。逆合成孔径雷达是对非合作目标进行成像,由于非合作目标运动的不可预测性,运动补偿成为ISAR成像的关键问题。目标和雷达的相对运动可以分解为目标上的参考点相对于雷达的平动以及目标绕参考点的转动。其中只有转动分量对成像有贡献,平动分量对成像是无用的。它对ISAR成像的影响有两个方面:一是使相邻的一维距离像在距离向错开;二是引入了附加的相位分量,在方位向造成散焦。运动补偿就为了消除掉平动在这两方面的影响。运动补偿通常分为两步:距离对准和相位补偿。本文的主要内容是对几种有效的相位补偿算法的研究,然后对高速目标的运动补偿算法进行了分析。首先介绍了ISAR成像的基本原理,在此基础上详细阐述了运动补偿原理。文中简单介绍了现有的几种常用的距离对准方法,并详细地介绍了后面仿真所要用到的包络对齐的互相关法。其次重点研究几种有效的相位补偿算法。先从最简单的多普勒中心跟踪法出发介绍相位补偿的机理,然后深入研究了相位梯度自聚焦算法、秩一相位误差估计法及其改进形式、基于图像准则的快速最小熵相位补偿算法和对比度最大的相位补偿算法。把这些算法用于仿真数据及实测数据进行处理,对它们的性能作了比较与分析。进一步结合客观评价准则,验证了快速最小熵相位补偿法是一种有效的相位补偿方法。最后,讨论了高速运动目标的运动补偿问题。通过对高速运动目标的回波形式的推导可知,高速目标的回波为线性调频信号。因此必须先进行距离像的补偿,去掉混频输出信号的调频斜率,再用常规的方法进行运动补偿和成像。针对调频斜率的估计,提出了基于分数阶Fourier变换的运动补偿算法。经仿真实验,证实了算法的有效性。