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微波成像技术是一种主动的航天、航空遥感手段,具有全天时、全天候工作的特点。在环境保护、灾害监测、海洋观测、资源勘探、军事侦察等方面有着广泛的应用,目前已成为高分辨率对地观测和全球资源管理的重要手段之一。合成孔径雷达三维成像(Three-Dimensional Synthetic Aperture Radar Imaging,3D-SAR)是在常规二维SAR成像基础上发展起来的一种新型微波成像技术。基于稀疏阵列天线的3D-SAR成像技术是实现3D-SAR高分辨成像的重要方式之一,稀疏阵列3D-SAR成像技术降低了系统的成本和复杂度,基于压缩感知的稀疏阵列3D-SAR成像技术有效抑制了跨航向的旁瓣,提高了成像质量,因此成为近些年来SAR领域研究的热点之一。本文主要针对阵列优化和稀疏成像算法展开研究,主要研究工作如下:1、介绍了幂级数多项式法的基本原理和步骤,分析了该方法的优点和局限性,介绍了压缩感知的基本原理及常见的几种压缩感知的方法,分析了几种方法的优缺点。研究了3D-SAR成像的几何模型和信号模型,给出了发射信号表达式,并从发射信号的表达式推导出了回波信号的表达式,然后详细分析了三个维度的分辨特性。2、研究了两种常规阵列天线下视3D-SAR的成像算法。首先研究了三维距离多普勒(Range Doppler,RD)算法,给出了三维RD算法的流程图,并根据流程图详细推导了该算法三个维度进行聚焦处理的公式,对算法进行了点目标仿真来验证算法的有效性。然后研究了三维后向投影(Back-Projection,BP)成像算法,给出了该算法的流程图,简要介绍了该算法的思想,给出了该算法的多普勒相位补偿因子,并用仿真实验对算法的有效性进行了验证,给出了点目标的三维立体图、每个维度的截面图和响应函数,分析了三个维度的分辨特性。3、发展了一种阵列优化方法和一种稀疏阵列下视3D-SAR成像算法。第一种,首先通过幂级数多项式法对阵列进行优化,根据本文介绍的步骤计算出发射阵列和接收阵列的数目,然后结合三维BP算法进行验证,通过仿真实验验证天线阵列优化的结果,将该结果与满阵的仿真结果作比较;第二种,基于压缩感知的稀疏天线阵列下视3D-SAR成像算法,天线阵列随机进行稀疏,以本文介绍的常规天线阵列下视3D-SAR成像算法为基础,运用正交匹配追踪算法对跨航向数据进行重构,利用点目标仿真实验进行算法验证,给出了点目标的三维立体图,并取出两个点目标详细分析,给出了这两个点目标三个维度的截面图和响应函数,并对成像结果进行了详细分析。