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重叠子孔径算法(OSA)是一种高效的高分辨率合成孔径雷达(SAR)成像算法。OSA在方位向对数据进行重叠子孔径划分，通过方位向两级子孔径处理，完成了距离徙动校正、消除了空变相位误差;通过数据分块，提高了成像效率、降低了数据吞吐率与数据存储要求、更便于运动补偿、可以实现聚束与条带两种工作模式的成像。基于以上优点，OSA在机载高分辨率实时成像处理中具有很大优势。 脉冲压缩实现方式有相关法和去斜法，OSA利用去斜法实现脉冲压缩，因此主要应用于接收端模拟去斜的机载SAR系统，但接收端模拟去斜不仅加大了模拟设备的复杂度而且降低了测绘带宽。在实际的机载SAR系统中，为获取较大的测绘带宽、降低模拟设备的复杂度，大部分没有采用接收端去斜技术。本论文主要围绕非接收端去斜机载SAR系统的OSA成像方法展开，提出了脉冲压缩和数字域去斜的两种解决思路，对聚束、条带两种SAR工作模式下的OSA成像方法都进行了深入研究，设计并实现了基于OSA的实时成像处理器。所做的主要创新工作如下: (1)提出了一种针对脉冲压缩聚束SAR模式的OSA成像处理方法。对OSA成像原理进行了研究，针对非去斜接收聚束SAR，提出了一种基于二维CZT变换的OSA成像方法。聚束模式下的OSA成像方法在距离向通过CZT变换避免了插值、降低了距离方位耦合;在方位向通过CZT变换、重叠子孔径划分、两级滤波、两级滤波之间的相位补偿解决距离徙动、波前曲率问题。该方法在距离向采用脉冲压缩、在方位向采用OSA，成像的同时完成相位补偿，是一种高效的高分辨率成像方法。 (2)提出了一种脉冲压缩条带SAR模式的OSA成像处理方法。对正侧视条带、斜视条带下的OSA成像方法进行了研究，针对非去斜接收条带SAR模式，提出了一种直接应用于条带的OSA成像方法。以条带SAR回波模型为出发点，对正侧视、斜视的斜距项进行了多元变量泰勒级数展开，利用泰勒级数的系数得到了OSA处理时两级子孔径处理之间的相位补偿因子和距离方位耦合补偿因子。在成像过程中通过复乘补偿因子达到了解耦合、消除波前曲率的目的。本文给出了算法的数学模型、具体成像流程与有效成像范围。针对OSA算法有效成像范围小的问题提出了一种改进的条带SAR模式OSA成像处理方法，在保证同样精度的情况下，运算量比距离多普勒(RD)算法、线性调频变标(CS)法降低了8％～15％，并利用实际数据验证了改进算法的有效性。 (3)提出了一种基于数字域去斜的OSA成像处理方法。针对脉冲压缩OSA成像方法中距离向两次FFT运算量较大的问题，提出了一种在中频采样、数字域去斜的OSA成像方法。该方法与模拟去斜相比，无需去斜信号产生设备，去斜处理精度高，易于实现;与脉冲压缩OSA成像方法相比在距离向通过一次复乘和一次FFT就能得到距离向信息，运算量降低了20％以上，充分发挥了OSA成像方法的优势。针对数字域OSA成像处理方法中频采样数据率高、数据存储量大的问题，提出了一种改进的数字域OSA成像方法，有效降低了数据采样率和数据存储率，可适用于发射信号脉宽覆盖整个测绘带宽的轻小型机载SAR实时成像处理系统。 (4)提出了一种基于高性能数字信号处理平台的OSA实时成像处理设计方案，并实现了实时处理平台上的OSA成像处理方法。针对聚束、正侧/斜视条带模式下OSA成像处理方法的特点，提出了一种适合于硬件实现的通用OSA处理流程，利用高性能数字信号处理平台实现了机载SAR的OSA实时成像处理。