GEO(Geosynchronous)星机双基前视SAR(Synthetic Aperture Radar)是一种以GEO-SAR作为发射站,机载SAR作为前视接收站的双基前视SAR体制。其波束照射范围广,平台隐蔽性好,安全性高,并且可以获取较为丰富的地物信息,有着广泛的应用前景。相较于传统的双基SAR体制,GEO星机双基前视SAR作为合成孔径雷达领域的一种新兴体制,其研究时间较短,目前存在许多技术问题尚待研究分析。本文将从GEO星机双基前视SAR的成像性能、回波模型的建立、回波特性的分析和成像算法的设计等方面进行研究。主要研究内容如下:(1)针对GEO卫星照射源和机载前视接收站的不同运动特性,建立了本地坐标系下的空间几何模型;分析了GEO-SAR卫星运动特性,研究了GEO星机双基前视SAR的成像性能,包含二维空间分辨特性、前视可成像时间和前视可成像区域大小等。(2)针对“停-走-停”假设带来的回波模型误差导致成像性能不佳的问题,研究了基于脉冲时延误差补偿的回波建模方法;分析了“停-走-停”假设带来的误差,建立了精确的GEO星机双基前视SAR回波模型;并结合时域成像算法验证了所建立的回波模型的精确性;分析了GEO星机双基前视SAR的距离徙动特性、多普勒特性及二维空变特性,总结出距离向与方位向的二维空变规律,为后续频域成像算法的研究提供理论支撑。(3)提出了一种基于频谱优化的二维Omega-k成像算法,该成像算法解除了空域变量和频率变量的耦合关系,优化求解出了高精度的二维频谱模型,解决了该构型带来的复杂的二维空变问题,实现了高精度成像。上述的研究工作和所提出的方法都已经过认真的分析和数值仿真论证,其精确性和有效性都能够得到保证。