海洋的战略地位在现代社会中越来越突出,而海表层流场的速度矢量参数在军用、民用方面都异常重要。常规的SAR处理技术很难提取观测对象的速度信息,而顺轨干涉SAR技术为海表层流场信息的提取提供了高分辨、大范围的测量手段。本文对海面电磁散射机理进行细致的探讨,并深入分析了影响海表层流场测量精度的关键因素。文章对Ka波段星载SAR进行海表层流场观测进行了系统的性能分析。同时,由于星载SAR数据的匮乏,本文还建立了星地一体化星载SAR顺轨干涉回波仿真系统,以期进一步研究其他海洋现象的顺轨干涉观测能力。具体来说,主要集中体现在以下几个方面:(1)把海面特性与SAR系统指标相结合,提出了CDSC面元模型用于描述与雷达相互作用时的海面,其特征在于,使用确定性面元来描述长重力波,使用布拉格波谱描述骑行在长波上面的短波,两者综合作用既体现了海面的宏观尺度特征,又体现了海面的精细结构,很好地描述了海面特征。(2)在海面电磁散射系数的计算模型中引入了流体力学调制项,将用CDSC面元模型构建的海面高程用于每个方位慢时刻的电磁散射的计算,使得模型能够更全面的反应粗糙海面与电磁波相互作用机理。(3)针对现有星载SAR系统受制于基线长度的约束,而不能实现单星高分辨观测的现象,提出利用单星Ka频段SAR载荷进行顺轨干涉测海表层流场测量的方案,并对其性能进行了系统分析。结果表明:a).在对表层流速测量精度的空间分辨率不是特别高的情形下,可以实现海表层流场速度的高精度测量;b).对表层流的矢量观测系统,可以通过较少的测向精度标准降低,实现较大的系统设计难度的降低。(4)基于本文提出的CDSC面元模型和海面电磁散射系数计算模型,建立了星地一体化星载SAR顺轨干涉回波仿真系统,用于进行动态海面场景的回波仿真,一定程度上弥补了国内对顺轨干涉SAR海洋应用研究数据匮乏的空缺。