多基线层析SAR是一种具有三维空间分辨能力的成像技术,可以有效解决二维SAR成像中的叠掩等问题。相比于其它阵列SAR、圆周SAR等在回波数据域进行三维处理的成像技术,具有实现简单、运算量小以及不需改变现有成像系统和成像算法的优势。在地形测绘、资源探测、灾害评估以及军事侦察等领域具有广阔的应用前景,是目前SAR领域研究的热点。该技术利用不同视角上多次航过构成的多基线系统,获得同一目标区域的SAR图像序列,在高度向合成一个大孔径,进而得到高度维的分辨率,实现对场景的三维重建。但如何在非均匀航过分布和稀疏航过分布下实现高精度的成像是多基线层析SAR成像算法面临的主要问题,因此本文针对航过非均匀分布和航过稀疏分布情况下的高精度成像算法展开了研究,主要研究内容和创新如下:1、研究了多基线层析SAR成像的相关理论。首先,详细阐述了多基线层析SAR三维成像理论,包括几何模型的构建、三维成像数学模型的推导以及成像处理流程的介绍;其次,分析了影响高度向分辨率和最大范围无模糊成像的因素,说明了航过数目和航过间隔对高度向分辨率和成像模糊之间的相互制约问题。然后,针对实际中航过分布的多样性,讨论了非均匀航过分布下的层析SAR成像,表明现有非均匀航过成像算法存在的不足;最后,通过仿真实验说明了航过间隔、航过数目以及航过分布对成像的影响,指出航过非均匀分布和稀疏分布对传统层析SAR成像算法带来的问题。2、针对非均匀航过分布下如何实现多基线层析SAR三维成像的问题,研究了基于后向投影的多基线层析SAR成像算法。首先分析了基于插值思想的成像算法存在精度不高的缺陷,接着研究了基于阵列思想的三维后向投影算法,指出该算法虽然可以在航过非均匀分布下高精度成像,但其运算效率不高,且不适用于图像序列的高度向聚焦处理;其次,针对以上算法成像精度不高和算法运行效率不高的问题,提出了一种基于后向投影的快速多基线层析SAR成像算法,该算法将后向投影思想引入,将多个航过获取的图像序列,进行图像配准,然后通过对每个航过的高度向数据进行相位补偿后相干累加,实现三维高精度成像。最后,分析了多基线层析SAR三维图像的几何偏移问题,给出了几何偏移的校正方法。仿真和实测数据的处理结果验证了所提算法的有效性,表明与传统的层析SAR成像算法相比,该算法不仅可以实现非均匀航过分布下的成像,且成像精度更高。3、针对稀疏航过分布下如何实现多基线层析的高精度成像问题,研究了基于压缩感知的层析SAR成像算法。首先,简要介绍了压缩感知基本理论,推导并分析了多基线层析SAR成像的线性测量模型;其次,根据线性测量模型的优化求解问题,研究了经典的基于正交匹配追踪(OMP)的层析SAR成像算法,该算法结合贪婪迭代和正交匹配思想,通过不断迭代正交实现层析向信号的最优估计,具有流程实现简单、运行效率高的优点,但同时指出其存在需预设稀疏度、噪声敏感以及高度向重构精度不高的问题。而迭代最小化稀疏贝叶斯(SBRIM)算法相比于OMP算法,不需要预设稀疏度,且重构精度更高,因此,本文提出了一种基于迭代最小化稀疏贝叶斯(SBRIM)的多基线层析SAR成像算法,该算法基于贝叶斯理论,利用信号的先验概率等信息进行建模,然后通过迭代估计出信号的最优解。仿真和实测数据验证了所提算法的有效性,表明所提算法能在航过稀疏分布的情况下实现高精度成像,且算法对噪声不敏感,抗噪性能好。