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针对受舰船姿态变化和海水波动的影响，逆合成孔径雷达对非合作运动高分辨成像时，目标机动性较强，回波多普勒频率的时变性，提出一种基于分数阶自相关处理的瞬时成像算法。该方法在对ISAR舰船目标回波作一阶近似的条件下，把回波等效为含有多分量的线性调频信号。在完成运动补偿后，利用时频平面内的旋转算子，对不同距离单元的回波数据进行自相关处理，通过在分数阶域进行谱峰搜索来估计目标的多普勒参数，分离出各个分量的线性调频信号，然后方位向聚焦，得到较高质量的瞬态像，实测数据成像结果验证了算法的有效性。