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本书是将雷达成像作为雷达的一种新的功能，对其工作原理和实际应用加以综合考虑，然后对内容做出安排的，其中第2章为“距离高分辨和一维距离像”。它是雷达成像的基础之一，同时它又可直接应用，因为一维距离像可以无须复杂处理就可直接获得，它含有的目标形状信息比窄带信号的目标“点”回波丰富得多，可以完成多种任务，即使没有ISAR成像的任务，许多现代雷达也配备宽频带信号以获取目标的一维距离像。
第3章为“方位高分辨和合成阵列”。雷达是基于距离测量的探测设备，容易获得高的距离分辨率和测距精度，而一般雷达的方位分辨率是较低的。为了提高方位分辨率必须加大天线孔径，对于固定的场景，可以通过合成阵列的办法得到长的孔径。正是由于用合成阵列得到高的方位分辨率，才揭开了雷达成像新的一页。用于方位高分辨的合成孔径处理，还与一般雷达的阵列处理不同，其一是阵列长度比起雷达到场景的距离并不很短，阵列中常用的远场平面波假设不再成立，必须考虑近场的球面波效应；其二是为了获得高的距离分辨率，合成孔径雷达的信号频带必须较宽，通常对阵列的窄带假设，即阵列里各阵元的包络时延差可以忽略不计（因其远小于包络的相关时间）的条件也不再成立。阵列的近场和宽带工作使分析复杂化，这两者正是合成孔径雷达提高分辨率的基础。
实际上，用合成阵列得到高的方位分辨率和用宽带信号得到高的距离分辨率两者是可分离的，后者已在第2章里讨论，第3章主要讨论方位高分辨，这时暂不考虑信号宽带的影响，而用单频连续波来分析合成阵列的方位高分辨原理，至于两种高分辨率的结合将主要在第5章里研究。
从原理上讲，合成阵列虽然可以用单个阵元在地面上逐点移动、逐次发射和接收信号后合成处理得到，但实际的合成孔径雷达总是将小天线的雷达（相当于阵元）装置在运动载体（如飞机、卫星等）上，在飞行过程中，发射和接收信号形成合成阵列，实际得到回波信号，相当于时间序列。在载体以恒定速度做直线飞行的情况下，相对于航线的一定方位的目标回波具有相应的多普勒频率，载体飞行过程中，目标的相对方位角不断改变，其多普勒频率随之变化，合成阵列的信号合成等效于多普勒频率时变信号的处理，因此在第3章里还将介绍运动平台阵列的多普勒分析方法。
合成阵列成像应用属于电磁场理论和技术的研究范畴。以散射点模型为例，根据一定的点辐射源（或散射源）计算空间电磁场分布，在电磁场技术里属于正问题，而根据测得的电磁场分布，计算辐射（散射）源的分布，称为电磁场波前重建，这属于逆问题。合成阵列等效于用雷达阵元在空间采样，而成像处理是从散射场的空间分布重建目标。这类问题用描述电磁场空间分布的波数域方法是合适的，所以在第3章里还着重讨论了用波数域分析合成阵列的方法。
前3章主要是本书的基础部分，从第4章开始将具体介绍合成孔径雷达、逆合成孔径雷达以及干涉合成孔径雷达等。合成孔径雷达是本书的重点，也是后两类雷达的基础，它们的共性问题将在合成孔径雷达里一起研究。为此，本书将用3章（从第4章到第6章）的篇幅来讨论合成孔径雷达。
第4章为“合成孔径雷达”，主要是概述。合成孔径雷达的成像算法和一些实际问题的具体分析和解决是比较复杂的，而在对合成孔径雷达有了概况性的了解后，再去分析那些比较复杂的问题，就有利于掌握问题的实质，并能有的放矢地去理解和解决问题。
在第4章里，首先介绍合成孔径雷达成像的基本原理，概况性地讨论合成孔径雷达，主要是在读者对一般雷达的原理、性能和工作状况已较为熟悉的基础上，介绍合成孔径雷达的特殊性。
合成孔径雷达具有高的二维（距离和方位）分辨率，能对场景做高分辨率的二维成像。但合成孔径雷达总是工作在实际的三维空间里，不仅地面场景不可避免地有起伏，而雷达载体更是以较高的高度飞行。在实际的三维空间里，做二维的数据录取、聚焦和成像，应将它们之间的关系分析清楚。
一般雷达（合成阵列的阵元就是用一般雷达）是基于距离测量的探测设备，而用长的合成阵列得到高的方位分辨率。因此，合成孔径雷达在三维空间的高分辨率二维坐标应当采用圆柱坐标，而以载体运动的航线作为圆柱坐标的轴（通常将轴的方向称为横向或方位向），合成孔径雷达显然具有高的方位（横向）分辨率。在与圆柱轴垂直的法平面里，其二维坐标为极坐标。从高分辨率的要求来看，在极坐标里只具有高的距离分辨率（即高的径向分辨率），而在仰角向（即极坐标的辐角维）不具有高分辨能力。作为阵元的雷达天线孔径很小，仰角波束相当宽，它只具有确定雷达照射范围的作用，而在仰角分辨方面不起作用。因此，在上述与航线轴相垂直的法平面里，雷达照射到的目标回波只是呈径向分布。合成孔径雷达要依据这一特点来考虑场景的二维成像问题。由于上述没有仰角向（即辐角向）信息只是沿径向分布的特点，必然对场景的高程起伏产生图像失真，这些都将在第4章里讨论。
合成孔径雷达的观测对象、工作方式以及所需的结果都与一般雷达不同，因此有必要对合成孔径雷达的性能指标加以研究，主要有雷达方程和作用距离，地面后向散射系数，确定分辨能力的点散布函数，以及合成孔径雷达所特有的乘性噪声。
第4章最后一个内容是合成孔径雷达的电子反对抗，这也是作为军用雷达必须考虑的问题。
第5章为“合成孔径雷达成像算法”。合成孔径雷达是在距离维和方位维做高分辨成像，在第2章和第3章里已分别讨论了距离和方位的高分辨算法，剩下的问题是如何把两者结合起来。而关键之处在于第3章主要是从单频连续波出发来分析方位高分辨率的，它没有距离分辨率。将两种高分辨率相结合就是要将单频连续发射改成宽带信号发射，在宽带信号的基础上研究方位高分辨率算法。
两种不同信号的方位高分辨率算法会有什么区别呢？以单个点目标为例，发射单频连续波的目标回波也是单频连续波，通过相干检波得到的基频信号为复直流，其相位值由点目标到雷达的距离确定。将阵元位于各处的回波基频信号（主要是相位值）录取下来，通过合成孔径处理就可用高的分辨率重建点目标的横向位置。
若改为宽带脉冲发射，则点目标的基频回波也为宽带脉冲，通过匹配滤波可得复振幅的基频窄脉冲信号，复振幅的相位值与单频连续波时相同。因此，从原理上说，宽带脉冲（例如宽的线性调频脉冲）发射与窄的单频脉冲发射等价，而复振幅的基频窄脉冲相当于对单频连续波时的复的基频直流信号采样。将阵元位于各处时采样录取下来的基频信号通过合成孔径处理，与单频连续波时以高分辨率重建点目标的横向位置等价，只是窄脉冲也包含距离信息，从而实现了点目标二维位置的高分辨率重建。
应当指出的是，上述两种信号的回波在快时间域的表现是不同的，单频连续波时的基频回波为复直流，在任一快时间时刻沿慢时间作横向处理都能得到所需的横向结果。窄脉冲信号则不一样，在快时间域里只是回波到达的很短时刻有信号，而且合成阵列上不同位置时雷达到点目标的距离是变化的，当雷达到点目标的射线与航线（即合成阵列方向）垂直时，上述距离最近，雷达离该处越远，则到点目标的距离也越长。窄脉冲回波的时延与点目标的距离成正比，于是，因距离徙动而使回波的轨迹在距离向（即快时间）和方位向（即慢时间）的二维平面里呈现为曲线，而距离徙动量有时比窄脉冲的宽度还大，甚至大得多。这给对回波进一步做横向处理带来一定的困难。
作为工程应用，应采用合理的近似，以简化运算，从而易于实现。在第5章里，主要针对距离徙动量的影响大小，提出不同程度近似的成像算法。实际应用中碰到的问题可能不完全属于所划分的某一种，为了使读者能灵活运用各种算法，本书不仅把各种算法的公式和流程介绍清楚，而且将其中的意义做了较详细的说明。
在第5章还介绍了波数域的成像算法，以及将它应用于聚束模式成像和它存在的问题。
第6章为“多模式SAR成像方法”，主要介绍常用正侧视条带模式和小区域聚束模式之外的几种工作模式的合成孔径雷达成像技术。该章首先介绍大斜视条件下，常规基于倾斜谱的波数域算法和非线性调频变标算法都不适用，给出了在斜视角方向基于正交谱的斜视合成孔径雷达成像。其次介绍了较大区域的聚束模式成像算法，随着分辨率提高和测绘带的增大，常规的极坐标格式算法（简称极坐标算法）不够严格，而常规波数域算法要求重复频率大于总方位带宽，为此介绍了在重复频率略大于瞬时带宽条件下的成像算法。然后介绍了在滑动聚束模式下，子孔径成像算法和全孔径成像算法。最后，针对星载条带合成孔径雷达中测绘带和分辨率这一对矛盾，介绍了多通道体制，以及其在低重复频率而有多普勒模糊情况下，是如何通过多通道真实空间采样，弥补合成孔径空间采样的不足，解决高分辨率宽测绘带成像难题的。
第7章为“基于回波数据的合成孔径雷达运动补偿”。此前是在理想条件下，即在载体做平行于地面且以恒定的速度直线飞行情况下进行分析的。实际情况并非如此，星载的情况基本正常，而机载的情况比较差，特别是中、低空飞行时气流扰动大，造成载机颠簸而雷达天线相位中心不断偏离理想位置，使实测数据产生偏差，其结果会使所成图像散焦、失真甚至不能成像。在这种情况下，必须进行运动补偿。
运动补偿通常用两种方式：一种是基于测量仪器的；另一种是基于信号处理的。前者利用载机上的惯性导航系统和全球定位系统，用以确定雷达天线相位中心在各个不同时刻的精确位置，同时将雷达天线置于稳定平台，使波束指向不受因颠簸产生的载机姿态变化的影响。惯性导航系统响应速度快，在短时间内具有高的测量精度。不过，它直接测量的是加速度，通过两次时间积分得到位置数据，长时间工作会有漂移误差。全球定位系统是直接测量位置数据的，但系统响应稍慢。将惯性导航系统和全球定位系统相结合，可获得高的位置测量精度。合成孔径雷达的相干积累时间一般以秒计，为使成像的数据情况正常，短时间内的精确测量更为重要，这主要靠惯性导航系统。至于测量时载机所在的实际区域和位置的确定主要靠全球定位系统。
载机上的高精度惯性导航系统通常有较大的体积，且不仅为合成孔径雷达服务，它通常安置于载机的驾驶舱，而雷达天线则常置于机身中部机舱的下方。在飞行过程中机身的变形（如弯曲），会使惯性导航系统测得的位置数据与天线相位中心的位置差不等于常数，从而使所测的位置精度下降。为了提高现代合成孔径雷达天线相位中心位置的测量精度，常为它在雷达天线座的上方专设一惯性测量单元装置。
通过信号处理做运动补偿是另一种方式。合成孔径雷达通过正常飞行录取的数据进行成像处理，运动不正常的情况也会在录取的数据中反映出来。例如，当载机平稳飞行时，回波的多普勒频率中心基本恒定，因而可从多普勒中心的变化估计载机速度的改变；又如雷达相邻周期的回波具有很强的相关性，当天线相位中心有横向扰动时也会在相邻回波的相关处理中反映出来。此外，信号处理中的自聚焦技术还能将仪器难以检测到的快速扰动的影响加以补偿。
两种运动补偿方式具有互补性，在一般情况下，先通过仪表测量做运动补偿，将信号处理方式作为补充。在载机飞行平稳且仪表测量精度高的情况下，不再用信号处理补偿也能满足要求。但当载机扰动较大且惯性导航系统测量精度不高的情况下，只靠仪表难以实现满足要求的运动补偿，而且通常会严重影响成像质量。
由于本书的性质，在本书的第7章里将主要讨论基于信号（回波数据）处理的合成孔径雷达运动补偿。在实际应用中，应将两种方式合理地结合。
第8章为“逆合成孔径雷达”。合成孔径雷达为场景不动，雷达随载体运动而形成的合成阵列；逆合成孔径雷达则相反，通常是雷达不动，目标运动。若以目标作为基准，可视为目标不动，雷达向相反方向运动，而在空间形成合成阵列。所以两者在提高方位分辨率和成像原理上是相同的。逆合成孔径的目标如飞机、导弹，其尺寸比起合成孔径雷达所需观测的场景要小很多，照射的电波完全可以采用平面波近似，从而可使运算简化。但是，若目标的飞行不是平稳的，根据机动目标姿态变化，等效于雷达在空间形成相应曲线形的合成阵列流形，从而使成像算法复杂化。
由于平面波假设近似成立，逆合成孔径雷达用转台模型表示是很合适的，通过平动补偿，平稳飞行的目标相当于平面转台目标，目标在垂直于某一固定轴的平面里旋转。若目标为机动飞行，则相应的转台为三维的。
更为主要的是，合成孔径雷达合成阵列形成的主动权在于自己，它通常使载体沿平行于地面的直线飞行，即使存在气流扰动等影响因素，也可以进行测量或估计，并设法加以补偿。逆合成孔径雷达形成等效合成阵列流形的主动权在对方，对于非合作目标，如何飞行以及姿态如何变化，不仅不能预知，而且难以精确测量。在目标的回波里可以取得一定的信息，但有较大的局限性。这些都将在第8章里讨论。
第9章为“干涉合成孔径雷达”。干涉合成孔径雷达可用于场景的高程测量，即所谓InSAR，也可用于检测场景中的低速动目标，即所谓SAR-GMTI。
在第4章讨论合成孔径雷达的成像原理时曾经提到过，合成孔径雷达是对实际的三维空间做二维成像，在与雷达载体航线垂直的法平面的极坐标里，只有径向距离分辨率，没有辐角（相当于雷达射线的仰角）分辨率，因而对场景中的高程没有分辨能力。为了对场景的高程进行测量，可以在与航线垂直的法平面里，添加一个接收站，这样在法平面里就有位置不同的两个接收站，每个接收站都以自己的天线相位中心为基准，具有高的距离分辨率和测量精度。也就是说对场景中的任一个点目标，它到两天线的相位中心的距离均可精确测量，从而可确定它在法平面里二维的位置，也就可以测得该点的高程。
合成孔径雷达高程测量的原理虽很简单，但考虑到实际问题，精确测量高程不是一件容易的事。上面只是用一个点目标为例来说明高程测量原理，实际上两副接收天线及其通道对录取数据处理后，只能得到两幅平面图像，而将图像中的各个像素作为点目标，为此首先要作高精度的两幅图像配准，使同一像素准确代表同一地点。另外，为了精确测距，总是采用干涉法，即用相位来度量长度，实际上从复信号测得的相位只是其主值，而复信号里相位是以2π 为模，主值相当于缠绕值，如何将相位的主值解缠绕而得到真实值有许多工作要做。还有一点需着重指出的是，用以确定高程的是图像中的“像素”，而不是真正的“点”目标。像素的尺寸一般以平方米计，它实际还包含许多散射点，两副接收天线为了能测高，空间上要有一段长度（称为基线长度），使两天线对所观测的像素有一定的视角。对于由许多散射点组成的“像素”，其复回波与视角有关，通常用相关系数来表示它们之间的差别。为了获得较高的测量精度，基线长度要取长一些，由此又会使两路信号的相关性下降。实际处理中常采用解除去相关效应的方法提高它们的相关性。这些问题都将在第9章里讨论。
干涉合成孔径雷达的另一个内容是在合成孔径雷达所成的场景图像里检测低速动目标（即所谓SAR-GMTI）。当合成孔径雷达图像的横坐标用时间序列信号来分析时，它相当于以航线某点为中心的多普勒频率。如果场景里存在低速动目标，设动目标的速度相当低，在成像的相干积累时间里不会走过一个分辨单元。于是，该动目标也会在所成图像里显示出来，只是由于它相对于雷达有一定的径向速度，即它的多普勒频率与所在地的固定场景相比，要多一个与径向速度相对应的多普勒频率值，从而使它的横向位置产生了位移，这称为多普勒-横向距离耦合。正是由于这一原因，公路（与载机航线垂直）上的行驶车辆在图像上常显示于公路的两侧。除非有先验知识，用单通道的合成孔径雷达是无法从一般固定场景中检测出低速动目标的。
如果在沿载机航线而与原天线一定距离处再加装一副接收天线（或通道），则两通道各自做成像处理可得到两幅图像（这里要用复图像，即像素值用复数表示）。将两幅像做配准处理，由于天线有前后，这相当于将不同时刻的两幅图像配准。只要发射信号频率十分稳定，合成孔径雷达对固定场景所成的图像只与阵列位置有关，而与观测的时刻无关。因此对于固定场景，上述两场景相同，在理想情况下，两者相减为零。对于低速动目标，虽然存在多普勒-横向耦合，但对两幅图像的作用相同，在两幅复图像里仍显示在同一位置上，所不同的是由于两幅图像成像时刻不同，两者的动目标复数值的相位不同，因而两幅复图像相减时动目标会保留下来。
用上述的方法可以检测出地面的低速动目标，如果要对动目标精确定位，则还需加装设备。低速动目标检测还有许多实际问题需要解决，这些将在第9章里研究。