由于静止轨道高度约为36000公里,利用传统技术手段实现微波大气探测需要研制高精度大口径反射面天线,技术难度大,目前被动微波技术应用于静止轨道气象卫星尚属国际空白。静止轨道干涉式毫米波大气探测仪利用干涉式测量技术,通过稀疏天线阵列代替传统辐射计的大口径真实孔径天线,克服了传统辐射计不适应星载应用的缺陷,并且在空间分辨率上具有更好的拓展空间,具备多频探测能力,因而在静止轨道微波探测中具有良好的应用前景。静止轨道干涉式毫米波大气探测仪主要面向大气温度和湿度探测,由于微波能够穿透大部分云层和降水,提供云内部的三维结构信息,静止轨道干涉式毫米波大气探测仪与同轨道目前已配备的光学和红外遥感器结合,能够实现云内部温度和湿度垂直分布以及降水的探测。静止轨道卫星与地球相对静止,能实现地球固定区域的长时间凝视观测,因而能在地球大范围的的观测上获取极高的时间分辨率,静止轨道干涉式毫米波大气探测仪因此能有效监测天气情况的变化,对热带气旋和强降水等突发性强、持续时间较短的灾害性天气系统的实时连续观测具有突出的能力,并以此实现灾害性天气情况的预报和及时预警。目前静止轨道尚未配备工作于微波频段的被动遥感探测器,无法获取静止轨道微波频段的实际观测数据,因而静止轨道干涉式毫米波大气探测仪缺乏针对其观测目标亮温变化特征的系统需求分析,而探测仪的系统仿真及数据处理流程也有待建立以实现探测仪针对特定观测目标的成像性能仿真评估。因此,本文针对静止轨道干涉式毫米波大气探测仪及其观测目标进行仿真分析,通过仿真手段评估探测仪系统对贴近真实的观测目标的成像性能,并针对探测仪系统的成像误差提出对测量数据的改进处理方法,具体进行了以下研究:(1)利用美国国家环境预报中心的全球再分析资料、数值天气预报模式WRF和快速辐射传输模型RTTOV实现观测目标的亮温建模仿真,将仿真亮温与目前在轨的极轨微波卫星实测亮温数据进行比对验证目标建模仿真方法。通过该仿真建模手段模拟生成静止轨道观测视场内50~56GHz频段内七个探测频率通道对应的动态变化的亮温分布,并选取静止轨道干涉式毫米波大气探测仪预计的主要观测目标热带气旋作为研究对象,从热带气旋个例和全年所有热带气旋的统计这两个角度论述不同探测频率时热带气旋亮温的时间变化特性和空间分布特征,以分析探测仪各频率通道的时间/空间分辨率需求。(2)基于干涉式辐射测量的基本理论,并结合静止轨道干涉式毫米波大气探测仪利用稀疏圆环天线阵列自旋完成分时采样的机制,模拟探测仪获取可见度函数测量数据的观测过程,并结合测量数据的处理和亮温反演过程,实现静止轨道干涉式毫米波大气探测仪亮温级端到端的模块化系统仿真,通过单帧亮温图像验证仿真系统的正确性,对探测仪在不同探测频率时的成像性能进行评估,并利用平坦目标和多次迭代的重建亮温进行亮温差分反演改善探测仪的成像效果。(3)结合目标建模仿真获取的亮温动态变化的目标以及静止轨道干涉式毫米波大气探测仪的仿真系统,通过调整探测仪的成像周期参数,评估探测仪在不同的成像周期配置时,对动态变化目标的成像效果。针对目标亮温动态变化为重建亮温引入的误差,提出结合卡尔曼滤波和三次样条插值的算法以降低该误差,并且在使用该算法前后,分别评估综合孔径观测体制和传统真实孔径观测体制观测动态变化目标时的重建亮温误差,从而对比分析两种技术体制在动目标观测中的适用性。