圆周SAR是一种新兴的三维SAR成像系统，其通过对成像区域进行圆轨迹照射，可以实现对目标的三维聚焦。传统的SAR成像系统采用直线运动轨迹，导致空域频谱受到限制，圆周SAR采用圆轨迹运动突破了这一限制，使得其回波频谱得以拓宽，从而达到了提高分辨率的目的。圆周SAR通过对目标进行360观测可以获得目标的全方位散射信息，有利于对隐蔽目标和特殊区域进行重点侦查，因此其在军事和民用方面都有广泛的应用前景。本文针对圆周SAR成像系统成像原理、成像算法以及成像过程中存在的问题进行了研究，具体的工作及创新点如下：1、圆周SAR成像系统的基本原理。本文首先介绍了圆周SAR成像系统的基本模型，对其时域和频域的回波信号进行了分析。然后对圆周SAR三维分辨率进行了研究，总结了其在全孔径以及特定孔径条件下的分辨率公式，并分析其高分辨的机理。最后，介绍了两种传统的圆周SAR成像算法，时域的后向投影算法和波数域的基于波前重建的成像算法。2、基于非均匀傅里叶变换(NUFFT)的改进型圆周SAR成像算法。传统的波数域成像算法需要对回波数据插值再进行傅里叶变换得到目标成像结果，插值所引起误差以及数据利用率低的问题都严重影响成像质量。本文针对上述缺陷，研究了一种基于NUFFT的改进型圆周SAR成像算法。该算法可以充分利用回波数据，并且降低了插值所引起的误差，相对于传统的波数域成像算法有效的提高了分辨率抑制了旁瓣，并且成像效率也得到了提升。本文通过仿真实验对所提出算法、BP算法和基于波前重建的圆周SAR成像算法进行对比，验证了所提出算法的优势。3、改进圆周SAR图像特征增强算法。实际中由于目标的各向异性，导致圆周SAR仅能部分孔径下保持相关性，引起成像分辨率下降、旁瓣升高等问题。本文针对以上问题，提出了一种改进的圆周SAR图像特征增强算法，该算法在稀疏孔径的条件下即可实现对目标场景的恢复，并且改进算法通过对原始图像特征增强算法中最优化模型的罚函数进行加权处理，达到了更好的旁瓣抑制效果。本文通过仿真实验对比分析原始特征增强算法、改进算法以及传统BP算法，验证了改进算法的优势，并且将二维成像算法推广到三维成像，针对多航过圆周SAR系统进行仿真实验，验证了改进算法在三维成像中的可行性及优势。4、圆周SAR散射点相关性分析。由于圆周SAR对目标进行大角度观测，目标的散射特性会随着观测角度的不同而发生变化，传统算法中对目标各向同性的假设将不再合理，本文利用实测数据对目标的相关角度进行分析，证明实际中目标的相关角度仅能维持一定范围，说明了实际中圆周SAR成像分辨率无法达到理论值。5、圆周SAR运动补偿问题。圆周SAR由于其运动的轨迹的复杂性，导致航迹向和切航迹向的回波信号存在严重的耦合，因此其运动补偿问题尤为复杂。本文首先分析了运动误差对成像质量的影响，然后利用自聚焦BP算法对运动误差进行补偿，并和传统的BP算法进行对比，验证了自聚焦BP对圆周SAR运动补偿的有效性，最后将自聚焦BP算法进行改进扩展到圆周SAR三维成像中，通过仿真实验与传统BP算法进行对比，验证了该算法在三维成像中的优势。