本发明公开了一种机载圆迹SAR对不同高度目标分离的方法，包括以下步骤：步骤一、构建圆迹SAR数据采集几何模型，以分析得到回波信号，回波信号为不同高度回波信号的混合信号；步骤二、通过灰度相关性算法对不同子孔径目标进行配准估算出其高度；步骤三、定义SAR投影矩阵，构建基于完备小波字典的稀疏成像方法,以得到不同高度目标的联合稀疏图像；步骤四、截取回波信号中不同高度的回波子块进行处理，得到不同高度的平面的目标图像；步骤五、通过实验仿真混合了不同高度目标的图像的回波数据，以验证步骤一到步骤四的有效性。本发明能够实现在非均匀环境下，保持算法性能，且可以有效降低运算量。