由于中等轨道（Medium Earth Orbit,MEO）SAR具有覆盖范围广、平台运行稳定度高、工作时间长等优点,能够长期、动态、宏观地对海洋进行观测,因此本文主要研究MEO SAR对舰船目标成像方法。MEO SAR卫星轨道高度较高,轨道弯曲特性明显,使得双曲线性斜距模型误差较大,LEO SAR的成像算法不再适用于MEO SAR。在海面上航行的舰船运动存在多维度运动,既包括沿着航向的平行运动,同时也包括由波浪、风速等因素引起的随机转动。舰船和雷达之间的相对运动具有时变性,引入了非平稳运动目标的多维变化特性,加剧了成像的困难。本文针对MEO SAR对三维转动舰船成像中存在的问题展开研究,主要的研究内容如下:首先,根据各个坐标系之间的转换建立MEO SAR星地几何构型;计算卫星的运行速度和波束扫描速度;推导轨道不同位置的多普勒参数表达式;考虑了高阶运动参数和非“走-停”假设情况下推导MEO SAR斜距模型;利用级数反演法对基于高阶斜距模型的回波信号求解二维频谱;研究了舰船转动的钟摆模型,分析转动引起的相位误差。其次,研究了MEO SAR对静止或运动舰船目标成像算法。根据非线性斜距模型改进了RD算法,实现点目标聚焦成像;基于两步运动补偿的思想,推导方位空变的RCMC与相位补偿方程,改进了CS算法,完成方位空变补偿处理;研究了一种基于二维速度修正斜距系数的MEO SAR对平动舰船目标成像的方法,利用回波估计舰船的平动速度,根据速度修正斜距模型后重聚焦成像。再次,研究了MEO SAR对转动舰船目标成像算法。讨论了ISAR成像时间段选取方法,在合成孔径时间内根据多普勒展宽选择合适的ISAR成像时间段;分析ISAR距离-多普勒投影面,讨论不同视角下舰船特征;研究了舰船时频分析成像,对比分析了几种时频变换的成像结果图。最后,分析MEO SAR在长合成孔径时间的回波特征,研究利用单基SAR舰船三维重构的方法。首先推导了三维目标投影在二维成像平面的数学模型,再根据图像域互相关法实现图像域上的匹配,基于几何关系重构舰船三维信息,最后根据几何约束剔除显著的错误点。