人造目标极化雷达三维成像理论和方法研究是极化雷达成像领域的前沿和热点问题，具有重要的理论意义和实用价值。论文立足于高分辨极化干涉SAR和极化层析SAR等典型的多维成像雷达体制，以军事侦察为主要应用背景，以提升极化成像雷达在军事侦察中的应用水平为目的，深入研究了SAR极化校准和人造目标的极化雷达三维成像的理论和方法。第一章阐述课题的应用背景和意义，归纳了极化成像雷达系统研究现状，总结了SAR极化校准与三维成像理论与方法的研究现状，最后介绍了本文的主要工作。第二章研究了SAR极化校准的新方法。在总结基于点目标和基于分布式目标的SAR经典极化校准方法的基础上，从理论推导和仿真实验两个层面对其性能进行了评估。首次发现并证明了经典Ainsworth校准方法估计的测量误差参数之间存在确定而不合理的关系。针对分布式目标散射不满足方位对称特性的情形，修正了经典SAR极化校准方法的假设条件，建立了一种能够保护目标取向信息的极化校准模型（TOP模型），并提出了求解TOP校准模型的快速迭代算法。此外，研究了TOP模型中取向角估计与测量误差参数估计之间的耦合特性，推导了取向角估计误差对测量误差参数估计的影响。最后利用机载极化SAR数据对基于TOP模型的SAR极化校准新方法进行了验证。第三章深入研究了人造目标极化干涉SAR三维成像方法。立足军事侦察应用背景，提出了针对两类典型人造目标的极化干涉SAR三维成像处理框架。在此基础上，围绕“多极化联合三维成像”以及“干涉成像的角闪烁抑制”两个关键问题，从极化超分辨成像和合成型散射中心检测两个方面展开了深入研究：首先建立了人造目标极化干涉SAR图像域和空间频率域信号模型，在此基础上提出了一种极化干涉SAR多通道联合超分辨特征提取方法M-ESPRIT，并通过实验研究了M-ESPRIT的性能；深入研究了多散射点层叠对干涉处理的影响，分四种情形推导了合成型散射点的干涉相位分布，在此基础上提出了一种基于多极化干涉相位差异的合成型散射中心检测方法，研究了检测性能与信噪比的关系；针对极化干涉处理中的相位跳跃问题，提出了基于特显点干涉相位对齐的解决方法；最后利用机载极化干涉SAR数据开展了两类人造目标的三维重建实验，对本文方法进行了验证。第四章深入研究了多基线极化层析SAR三维成像理论与方法。针对极化层析SAR非均匀基线型式，分别提出了基于虚拟阵列变换和Tikhonov正则化理论的极化SAR层析成像方法。从信号估计的角度证明了Tikhonov正则化方法在特定条件下是对目标散射“高度像”的最大后验概率估计，以奇异值分解为手段，建立了傅立叶分析、TSVD以及Tikhonov正则化方法的一致框架。针对非均匀基线条件下的人造目标超分辨三维成像问题，首次将分布式压缩感知理论引入极化层析SAR三维成像领域，提出了MMV-CS多极化联合超分辨层析成像方法，并针对压缩感知成像中的信号泄露问题，提出了一种基于滑动窗口的迭代抑制算法。利用仿真实验对不同极化层析成像算法的性能进行了检验。设计并开展了三维高分辨全极化层析成像实验，研究了平台抖动引起的相位误差对层析成像性能的影响，提出了一种基于特显点的相位校正方法，国际上首次获得角反射器和车辆目标的三维高分辨全极化层析成像结果，证实了本文提出的MMV-CS方法在超分辨和抗模糊方面的性能优势。第五章总结了论文的研究工作和主要创新点，对需要进一步研究的问题进行了展望。