地球静止轨道微波大气探测能够极大的增强对台风、暴雨等灾害天气的监测和预报能力,解决气象预报难题,其发展需求迫切。全球已经提出基于实孔径和综合孔径两种体制的多种辐射计候选方案,但高空间分辨率要求使载荷实现技术难度很大,此类微波载荷目前在国际上尚属空白。从射电天文学中发展过来的综合孔径阵列微波辐射成像是解决这一问题的可能方案。本文针对地球静止轨道气象卫星微波大气探测应用需求与载荷性能指标,深入研究大气亮温正演、载荷观测过程建模等关键技术,实现地球静止轨道微波观测系统模拟试验,将产生的模拟载荷观测亮温与实际观测亮温对比,评估GIMS和GeoSTAR两种载荷的成像性能,对比分析不同体制不同参数下的观测亮温数据特征与精度,第一次将GIMS非均匀采样与CLA均匀采样观测成像对比。同时考虑到实际应用中成像时间对分时扫描系统的影响,模拟真实扫描成像情况下观测亮温的变化过程,分析成像时间对GIMS载荷成像精度的影响,首次得到以下结论,在一定的成像周期内,模拟载荷观测亮温更接近于实际观测亮温变化的平均值。