逆合成孔径雷达(Inverse Synthetic Aperture Radar,ISAR)能够全天时、全天候和远距离对目标进行观测和成像,并具有抗干扰能力强、穿透性好的特点,在军事和民用领域获得了广泛的应用。ISAR成像的过程是对目标的结构和电磁散射特性进行重构和反演的过程,通过对目标进行二维、三维高分辨成像,可获得观测目标的几何结构及物理属性等丰富的特征信息。然而,随着ISAR成像技术的不断发展与观测场景的日益复杂,雷达在对目标的不连续观测将导致部分频段或角度下的回波数据缺失,使得传统二维成像方法难以获得聚焦良好的图像;现有属性散射中心模型多针对二维观测场景,无法表征观测目标三维姿态下的电磁散射特性,亟需构建三维空间的目标属性散射中心模型,为目标特征提取和结构重构提供支撑。因此,本文针对上述问题,对ISAR目标电磁散射模型及二维、三维成像方法开展研究。本文主要工作如下:1.介绍了ISAR成像的基本原理。结合等效转台模型,阐述了目标平动分量产生的原因并对平动补偿的方法进行了详细介绍,分析了微波频段目标的电磁散射机理,对镜面反射、绕射、腔体散射等电磁散射现象进行了论述,并给出了几种典型的电磁散射特性参数化表征模型。2.针对频段和角度两维稀疏的回波数据导致的ISAR成像结果难以聚焦的问题,结合二维属性散射中心模型,构建了对目标的ISAR稀疏频段和角度观测模型,讨论了观测矩阵的选择方法,并提出了基于压缩感知理论的目标散射中心参数估计方法和二维ISAR成像方法,利用仿真实验验证了本文所提方法的有效性。接着,针对二维属性散射中心模型对ISAR目标三维电磁散射特性表征能力有限的问题,通过对双基体制三维电磁散射模型的分析,构建了单基体制下的三维属性散射中心模型,结合平板、二面角、三面角、圆柱、帽顶和球体六种基本散射体,推导了它们的散射中心模型解析表达式,通过电磁计算数据和理论结果的对比,验证了本文所构建的单基三维属性散射中心模型的有效性。3.针对基于序列ISAR图像的目标三维重构方法难以进行航迹关联的问题,首先构建了序列ISAR成像的信号模型,详细推导了目标上散射中心三维结构向二维成像平面的解析形式,并通过对其运动特性的分析,将散射中心航迹关联建模为一个无约束优化问题。然后,提出了基于粒子群优化的散射中心航迹关联方法,获得存在缺损的散射中心航迹矩阵。接着,提出基于多项式拟合的缺损航迹数据重构方法,获得完整的散射中心航迹矩阵,在此基础上,利用因式分解方法实现对目标散射中心三维结构的重构。点目标仿真实验结果验证了本文所提方法的有效性。