圆迹合成孔径雷达(Circular Synthetic Aperture Radar,CSAR)是近10年来提出的一种新的SAR模式。与常规SAR模式相比,该模式具有分辨率高、可以获取三维信息等优势,在军事或民用应用,如军事侦查、安检、资源探测、灾害检测、生物医学等领域都有广阔的应用前景。但圆迹SAR对平台要求较高,机载SAR很难为CSAR提供稳定的平台,常规星载SAR又很难实现环形孔径形式。通过设计的一定的轨道参数,如偏心率、倾角,可使同步轨道卫星轨迹为圆形,这就使得地球同步轨道圆迹SAR(Geosynchronous Circular SAR,GEOCSAR)成为可能。地球同步轨道圆迹SAR,结合了同步轨道SAR和CSAR模式,具有覆盖区域大、水平分辨率高、可获得三维信息、对目标区域实现连续监测的优势,使得GEOCSAR拥有很强的发展前景。利用地球同步轨道圆迹SAR进行干涉处理,除了可实现大面积区域成像及干涉处理、对目标区域连续监测外,还具有高重访周期、可从不同方位角观测目标区域从而实现高精度三维形变反演的特点。　　 本文从研究CSAR信号特点出发,结合地球同步轨道的特性,建立了地球同步轨道圆迹SAR航迹以及信号模型。基于GEOCSAR模型,重点分析了地球同步轨道圆迹SAR重轨干涉的相干性,以及利用同步轨道圆迹SAR进行三维形变反演的机理与方法。具体研究工作如下:　　 1.圆迹SAR三维成像方法及分辨率研究:根据圆迹SAR信号特性,推导出各种CSAR成像几何模式下的分辨率表达式。提出了一种改进的CSAR波数域成像算法,此算法大大提高了有效合成孔径长度,且对目标重建角度范围没有限制。　　 2.地球同步轨道圆迹SAR轨迹模型和信号模型的建立:通过轨道参数设计,建立GEOCSAR轨迹模型。基于轨迹模型,建立GEOCSAR三维成像信号模型。为验证GEOCSAR的三维成像能力,提出利用地球同步轨道双站SAR系统验证其三维成像的实验方案,并对成像的关键点如距离向信杂比最优、卫星航迹反演等进行了详细分析与论证。　　 3.地球同步轨道圆迹SAR重轨干涉相干性分析:基于GEOCSAR信号特点,分析了影响GEOCSAR重轨干涉相干性的各因素,包括时间去相干、空间基线的研究、旁瓣的影响、大气效应、轨道误差对相干性的影响等。针对地球同步轨道圆迹SAR重轨干涉两次轨道不平行、信号旁瓣高、轨道高度高的特点,重点推导并分析了GEOCSAR重轨干涉在二维模型和三维模型下的空间基线去相干、配准去相干。针对同步轨道摄动影响大的特定,通过建立轨道误差模型,代入GEOCSAR成像及干涉信号模型中,推导并仿真验证了轨道误差对成像以及干涉质量的影响。　　 4.地球同步轨道圆迹SAR重轨干涉进行三维形变反演机理及方法研究:基于干涉基本原理,获得GEOCSAR重轨干涉相位与形变量的关系模型,推导了关于相位与形变向量关系的方程组。分析指出,利用至少GEOCSAR的三个子孔径测量,通过求解关于干涉相位量与形变量的方程组便可实现位移三分量的反演。从解方程的观点分析了反演精度,其中包括反演矩阵误差和测量获得的干涉相位误差对解的误差的影响。为使解最优,研究了利用GEOCSAR干涉反演三维形变时最优子孔径参数的设置。