多基线层析SAR成像能在原有二维成像基础上，获取目标在高度维上的分布信息，从而实现对目标的三维空间重建，它在很多场景中如隐蔽目标探测，城市测绘，地表植被垂直结构反演等方面领域具有巨大的应用潜力，因此引起了越来越多的关注。而在实际情况中分布式SAR为实现高分辨三维成像，其数据必须满足采样定理，这会产生庞大的数据量，这对数据存储和传输会带来较大困难，一般可以通过对SAR的回波数据进行三维欠采样来解决，而欠采样下的稀疏数据会给信号的三维处理增加不少难题。因此研究在三维数据欠采样下的层析SAR三维成像问题是非常必要的。本文分析在该环境下的三维成像系统各环节存在的问题，提出了相应的解决方法，主要的工作内容如下：1.分析了多基线层析SAR的三维成像模型，分析了在距离、方位、高度向上出现非均匀稀疏数据下对成像的影响，并给出了整个层析SAR系统的信号处理流程。2.研究了在距离-方位存在非均匀欠采样情况下的二维高分辨成像问题，给出了基于压缩感知的二维成像模型，依据此模型分别建立距离重构矩阵和方位重构矩阵实现了稀疏数据下的目标二维重构。在实现频域距离弯曲校正时,由于方位向的降采样使数据不再满足奈奎斯特定理,导致在多普勒域计算距离偏移量时会出现数据的混叠，针对该问题，提出了基于LMS估计的距离弯曲校正算法，该方法根据最小均方估计思想估计权值系数完成方位向的插值，有效解决了该条件下的距离弯曲问题。3.研究了分布式SAR下的二维高分辨成像问题。分布式SAR相比单SAR成像而言，利用不同视角下SAR图像的多普勒频偏特性，可以将所有的SAR回波的多普勒带宽展宽，这样就可以实现相比于传统谱估计方法更高的距离/方位向的高分辨率。本文提出了频谱合成的方法，该方法先利用干涉相位图进行瞬时多普勒频谱估计，得到两图像的多普勒频偏。然后依据频谱对两图像进行均衡叠加，从而扩展了信号的多普勒谱，提升了目标的方位分辨性能。4.研究了SAR图像的配准问题。分析了主流的几种图像配准方法的优劣，根据各方法的特点提出了二级SAR图像配准的方法，首先利用相关系数法实现图像的像素级粗配准，然后在此基础上再通过最大频谱法实现更高精度的配准，这样不仅控制了计算量，而且保证了较高的配准精度。5.研究了非均匀立体阵构型下的多基线层析SAR高度维成像方法。本文针对高度维成像中稀疏阵列导致基线数量有限且不均导致成像分辨率差的问题，提出了基于压缩感知的自适应子空间追踪方法来提高高度维成像的分辨性能，相比于正交匹配追踪算法，它能实现对迭代得到候选解的同步检验，避免了错误结果积累的问题，有效提高了成像的质量。