空间目标主要包括人造卫星、空间站、宇宙飞船以及空间碎片等轨道目标。随着空间技术的发展,人类空间活动越来越频繁,空间目标的数量急剧增长,空间环境日趋复杂。对空间目标进行监视、跟踪和识别,具有重要的社会价值与实际意义。干涉式逆合成孔径雷达成像是一种将干涉技术与逆合成孔径雷达(ISAR)技术相结合的成像方法,可用于对空间目标进行三维成像,以获得其结构特征,是一种有效的空间目标识别手段。根据数据来源的不同,空间目标干涉成像方法可分为不同弧段干涉成像和不同接收天线干涉成像;而根据运动补偿方法的差异,可分为基于运动模型分析的干涉成像和基于数据自聚焦的干涉成像。本文紧密围绕空间目标干涉三维ISAR成像的实际应用,在空间目标与雷达的相对运动、干涉三维ISAR成像图像配准和相位补偿以及双弧段干涉三维ISAR成像方法等方面进行了深入研究。首先,从干涉三维ISAR成像基本原理出发,分别在正视和斜视两种干涉场景下推导出干涉相位与散射点三维坐标以及干涉基线等相关参数之间的解析表达式,并从原理上比较干涉成像和常规ISAR成像的异同。针对当前空间目标ISAR成像中忽略了由目标姿态变化引起的相对转动问题,研究了更为精确的空间目标运动模型。利用空间目标的轨道根数和雷达坐标,分析了雷达视线变化和空间目标姿态变化共同作用下的相对转动,推导出了星体坐标系下的雷达视线单位矢量、切向速度矢量和相对转动角速度矢量的解析表达式,由此构建空间目标ISAR成像坐标系。通过分析雷达视线单位矢量的方位角和俯仰角变化以及不同弧段和不同累积转角下的ISAR成像结果,对空间目标和雷达之间相对转动的变化与二维ISAR成像以及干涉三维成像的关系进行研究,为后续的ISAR图像的解析和干涉三维成像提供参考。其次,针对干涉三维ISAR成像中存在的图像配准、平动补偿以及ISAR像相位误差校正等关键问题进行了研究,并提出了相应的解决方法。首先通过分析二维图像的失配量与目标运动以及干涉场景之间的关系,推导了能够实现图像配准的干涉角约束条件。其次针对空间目标平动补偿问题,分析了参数化和非参数化两种平动补偿方法对干涉成像的影响,并对图像插值引入的相位误差进行了补偿。最后针对空间目标成像平面非匀速转动引起的图像发散和相位误差问题,提出了一种基于分数阶傅里叶变换的干涉三维成像方法,该方法有效补偿了目标成像平面匀加速转动引起的二次项相位,提高了成像质量,通过对仿真数据的处理验证了相关算法的有效性。最后,对空间目标双弧段干涉三维ISAR成像进行了研究。根据空间目标运动模型建立了双弧段干涉场景,并定义了成像平面二面角、图像配准旋转角、垂直干涉角和平行干涉角等相关角参数,通过回波建模推导出了散射点高度与干涉相位以及所定义的相关角参数之间的解析表达式,进而提出了一种空间目标双弧段干涉成像方法。针对双弧段干涉成像两幅ISAR图像存在尺度差的问题,通过分析成像参数与图像像素点大小及其总数之间的关系,提出了一种图像配准前的预处理方法,可有效解决图像尺度不匹配问题。根据配准精度需求以及散射点高度维估计精度需求推导出了空间目标干涉成像对干涉场景角参数的约束条件,在此基础上提出了单圈次和多圈次情况下的干涉弧段选择方法,并通过仿真验证了所提方法的合理性。