为应对高分辨/大测绘带成像和三维成像应用带来的雷达回波数据量巨大及信号处理复杂等挑战，开展了稀疏成像方法及应用研究。针对步进频雷达，提出了L1-SVD距离超分辨与步进频SAR两种稀疏成像方法。前者对静态平台回波数据，通过奇异值分解和1范数恢复获得低信噪比条件下的超分辨距离一维像。与传统方法相比，实测数据处理结果表明了所提方法具有更好的分辨力和对噪声更稳健的性能。后者对运动平台方位孔径随机稀疏的数据，通过构造观测矩阵和使用CVX工具恢复二维场景。仿真数据处理结果表明其优于OMEGA-K成像结果。针对线性调频SAR，提出了稀疏方位孔径优化的正侧阵SAR成像方法。方位向匹配滤波与方位合成阵列波束形成的等效性使得方位稀疏孔径优化转化为合成阵列波束形成优化。方位稀疏孔径，包括通过密度加权优化的中间孔径与通过模拟退火优化得到的两边孔径。从机载实测数据处理结果得到如下结论：与传统方位采样相比，所提方法在可接受图像质量的前提下具有显著减少采样数据量和减轻计算负担的优点；与周期性稀疏采样不同，所提方法无鬼影图像。针对阵列SAR，提出一种适用于任意波束指向的三维成像方法。利用级数反演法推导了其距离向、沿航向两维频谱准确解析式，通过合理近似设计了三维成像方法。仿真结果验证了方法的有效性。