针对逆合成孔径激光雷达对机动目标成像时, 其回波信号存在距离向色散和方位向多普勒时变的问题, 在建立机动目标精确回波信号模型的基础上, 提出一种基于积分立方次相位函数-分数阶傅里叶变换的成像算法.在距离压缩时, 首先采用积分立方次相位函数快速估计出回波脉冲的调频率, 进而在最佳旋转角下采用分数阶傅里叶变换实现距离像压缩, 消除距离色散.经过运动补偿后, 在方位压缩时结合积分立方次相位函数-分数阶傅里叶变换与Clean技术实现对每一距离单元上强弱散射点的分离成像, 解决由于机动运动产生的方位多普勒时变而形成的图像散焦问题.最后, 通过散射点模型的仿真实验, 验证了所提方法的有效性.

合成孔径激光雷达(SAL)能够突破激光的衍射限制, 满足对远距离目标和场景进行高精度实时成像的需求。从SAL理论和实验进展两方面, 详细总结分析了SAL的国内外发展现状。在此基础上, 总结和分析了实现SAL实际应用, 还需深入研究的几个关键技术: 激光光源、发射信号波形、探测体制、激光传输特性和目标反射特性、成像算法和运动补偿等, 为进行SAL的深入研究和实用化奠定基础。

针对逆合成孔径激光雷达对机动目标成像时存在方位多普勒时变的问题, 提出了一种基于方位时频域keystone变换的机动目标逆合成孔径激光雷达方位成像快速算法.利用多分量线性调频子回波信号的调频斜率与起始频率的比值为常量这一特点, 在方位时频域采用keystone变换将多分量线性调频信号同时转换为多分量单频信号, 利用快速傅里叶变换实现方位聚焦.采用基于分数阶傅里叶变换和最小熵的线性调频参量估计方法, 实现了对调频斜率与起始频率比值的精确、快速估计.结果表明, 与现有的基于Radon-Wigner变换的距离-瞬时多普勒成像算法相比, 所提出的算法成像效率大大提高, 且能够保留更多的目标细节信息, 适合于逆合成孔径激光雷达的实时成像.

受激光调制技术的限制及大气湍流的影响，逆合成孔径激光雷达对自旋目标成像的过程中存在方位多普勒模糊和回波不相干的问题.同时，在成像中相邻回波脉冲间目标转角较大，回波相关性很差，现有的一些相位误差补偿算法难以补偿上述相位误差，传统方位相干积累法无法获取聚焦良好的二维图像.本文利用回波包络信息进行成像，建立了自旋目标逆合成孔径激光雷达成像的空间几何模型，分析了回波信号的特征，提出了一种基于广义Radon变换的自旋目标逆合成孔径激光雷达成像算法.首先采用自相关法在距离-慢时间域对距离压缩后的包络求取目标的自旋角速度，之后对距离-慢时间域的包络作广义Radon变换，实现对包络的非相干积累，并获得自旋目标的二维高分辨图像.由于没有利用回波相位信息，因此避免了相位误差的影响.仿真结果表明：传统距离-多普勒算法无法成像，而提出的方法在低信噪比、多普勒模糊和回波不相干条件下仍能够获得聚焦良好的图像.

由于发射信号波长极短，目标或平台的微小振动将严重影响逆合成孔径激光雷达（ISAL）的成像效果。同时受激光调制技术的限制，ISAL发射脉冲信号的初始相位存在随机相位误差，这也对ISAL成像造成了极大的影响。现有的相位梯度自聚焦（PGA）算法无法补偿高频振动产生的相位误差；由于目标相对雷达转动分量的影响，空间相关算法（SCA）对补偿上述ISAL中的相位误差效果有限。为解决上述问题，将PGA算法与SCA方法相结合，提出了PGA-SCA相位补偿算法，通过循环移位和加窗处理消除了相邻回波间目标转动的影响。仿真结果表明，PGA-SCA能有效补偿上述两种相位误差，并获得聚焦良好的ISAL图像。