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阵列合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)三维成像系统是一种新体制SAR系统。其一般采用波束下视工作方式,在切航迹方向放置阵列天线,结合载荷平台的直线运动,合成一个虚拟面阵天线,从而获得沿航迹和切航迹方向的二维高分辨力;利用脉冲压缩技术所获得的高度向分辨力,最终获得具有三维分辨能力的三维SAR系统。本文基于阵列三维SAR三维成像系统的特点,主要进行了阵列三维SAR成像理论、成像算法、阵列优化的研究和运动误差的分析,主要内容为:1.介绍阵列三维SAR成像系统的基本理论。建立了全激励阵列三维SAR成像系统的系统模型及回波模型;提出了一种基于双站的单激励阵列三维SAR成像系统模型,并给出该模型的三维重建条件;分别推导了基于三维空间模糊函数特性的阵列三维SAR成像系统的分辨率。2.给出一种全激励阵列三维SAR的虚拟稀疏阵列合成方法,针对单激励阵列三维SAR成像系统,推导了周期和随机天线相位中心轨迹下其三维空间模糊函数表达式及其主瓣、旁瓣特性,提出了最小均方误差准则下固定方差优化和固定阵列长度优化的最优天线相位中心轨迹方法。3.研究阵列三维SAR成像系统的三维BP成像算法和三维RD成像算法,提出了一种基于曲面预测的快速ASP-BP算法;给出相应算法的处理步骤并比较了它们的运算量和成像聚焦质量。通过仿真验证这些算法的有效性和ASP-BP算法的优势。4.分析载荷平台不规则运动及阵列抖动对阵列三维SAR成像系统的影响。建立运动误差的数学模型,推导了各种误差的误差容限,分析不同运动误差类型对三维空间模糊函数的影响。5.为验证提出的单激励阵列三维SAR成像系统的可行性,对该系统进行了实验验证。通过对回波数据的分析处理,给出了三维成像实验结果。实验场景和成像结果的对比再次验证了单激励阵列三维SAR成像系统的可行性。