弧形阵列SAR（Synthetic Aperture Radar,简称SAR）是一种广域观测的新体制微波成像系统,将其应用于直升机平台上,能够实现对平台周围地形信息的全方位、短重访周期的成像感知。为了更充分地发挥弧形阵列雷达的潜力与效能,有必要对弧形阵列雷达的应用模式进行探索和研究。双基合成孔径雷达（Bistatic SAR,简称Bi-SAR）指的是收发分置的SAR系统,具有隐蔽性较好、抗干扰能力较强、系统设计灵活等优点。三维SAR（Three-dimensional SAR,简称3D-SAR）成像能够获取到了场景目标的三维信息,可以更直观、准确地描述三维观测场景信息。本文围绕弧形阵列SAR的双基与三维成像应用模式展开研究,主要研究内容如下:1、建立了一种一站固定式的双基弧形阵列SAR成像模型,推导了其信号模型,分析了其空间分辨率,并针对直升机不同飞行状态,提出了适用于该模型的成像算法。针对直升机高空巡航飞行状态下,双基弧形阵列SAR成像中的距离单元徙动问题,提出了一种基于Keystone变换的弧形阵列SAR成像方法,该方法在频域用Keystone变换的方法,消除了阵列向角度与距离向时间的耦合项,解决了双基弧形阵列SAR难以在距离多普勒域中进行距离走动的校正的问题;针对直升机着陆时,远场近似的方法会带来一些较大的误差的问题,提出了一种基于隐函数导数法的双基弧形阵列SAR成像处理方法,该方法将驻定相位点视为多普勒频率的一个隐函数,在对隐函数方程进行求导后运用代数运算求解出该驻相点,然后利用驻定相位原理来推导出双基弧形阵列SAR的二维频谱。计算机仿真验证了上述成像方法的有效性。2、建立了一种机载前行弧形阵列SAR三维成像模型,推导了其信号模型,分析了其三维分辨率,并研究了一种适用于该模型的三维成像算法。该模式在原有二维弧形阵列SAR技术基础上,利用直升机平台前行运动来获取第三维信息。首先将直升机向前飞行过程中获得的二维SAR图像沿直升机轨迹向排列,然后沿每个交轨向截取对应的斜距-顺轨向回波数据,并依次进行成像处理,通过斜距-交轨向和斜距-顺轨向两个成像步骤实现整个前视场景的三维成像,最后点目标仿真验证了该成像方法的有效性。