雷达三维成像技术是在垂直于二维SAR成像平面的方向增加了新的合成孔径从而能进行三维成像。两维的SAR平面图是通过对回波信号作二维匹配滤波得到的,是真实三维空间投影在距离-方位平面上的结果,它的每一个像素值都是三维空间中同一距离-方位单元内不同高度的所有散射点回波叠加的结果,存在叠掩、阴影、伸缩等几何失真,造成空间三维信息的缺失。三维SAR成像系统能够对观测场景进行三维重建,除具备距离-方位向的分辨能力之外,还能确定散射点在高度维的分布,在三维地形测绘、森林监控以及导引头制导等领域有很大的应用需求。发展三维成像已成了SAR成像技术方向的迫切要求。本文分别对雷达三维成像中的层析SAR成像和曲线SAR成像作了研究。具体工作如下:对SAR的成像原理作了研究,结合二维SAR的模糊模型对各种图像畸变产生的原因作了分析。根据SAR系统的几何关系及回波的相位特点,对SAR获取径向及方位向高分辨能力的方法进行了推导,分析了距离徙动产生的原因,并分别对频域和时域中具有代表性的成像算法作了点目标仿真。利用圆柱对称模糊模型,对两维平面SAR图像中的叠掩、伸缩、阴影等畸变产生的原因作了分析。为论文后续从距离-方位向聚焦扩展到三维成像作了理论上的铺垫。对前侧视层析SAR三维成像算法进行研究,提出适用于机动轨迹前侧视模式的超分辨层析SAR三维成像算法。通过对层析SAR回波信号的研究,将距离-方位向的聚焦算法扩展到了三维SAR成像。采用时域成像算法消除了前侧视模式下的距离-方位-高度向的三维空变耦合,将三维成像解耦为距离-方位二维成像和层析维聚焦分别进行。重点研究了层析向的聚焦方法。研究结果表明,层析向信号与散射点高度呈傅里叶变换关系,并且NUFFT算法对非均匀基线的回波能够实现良好的层析维聚焦效果。将压缩感知超分辨算法引入层析成像,仿真结果表明,压缩感知超分辨既能解决因孔径尺寸受限导致的分辨率低的问题,又能解决因基线稀疏导致的层析维散焦的问题。对现有的FFBP成像算法进行了改进,使之能更好地适应机动轨迹工作模式下的距离-方位向聚焦,结合层析向的压缩感知超分辨,使得层析SAR系统在做机动轨迹飞行时也能获得良好的三维成像效果,仿真实验验证了该算法的成像性能。研究前侧视曲线SAR三维成像算法。对基于FFT的曲线SAR三维聚焦原理进行了公式推导,定性地分析了孔径形状对成像效果的影响,并对几种典型曲线孔径的聚焦效果作了比较,为孔径形状选择提供了依据。利用观测场景的稀疏性,提出了适用于前侧视成像模式的自适应三维后向投影成像算法,降低了三维投影成像的复杂度,并利用CLEAN算法对曲线SAR成像的结果作图像质量增强。把孔径分割的思想引入到曲线SAR三维聚焦中,提出一种基于虚拟子孔径分割的快速曲线SAR三维成像算法。对曲线孔径进行分割将长孔径成像转化为短孔径成像并通过子孔径图像插值融合获得全孔径图像,计算量分析表明该算法复杂度明显降低,仿真实验证明了所提算法的有效性。