地球同步轨道合成孔径雷达(GEO-SAR)具有回归周期短的优点，可以对热点区域进行长时间频繁观测，获取具有较高时间相关性的雷达数据，对于地震预测、土壤湿度监测和军事侦察等应用领域具有重要意义。　　 本文深入研究了单基模式GEO-SAR和双基模式星机GEO-SAR的系统性能和成像处理方法。论文的主要工作和创新点是：　　 1.根据对地观测的需要，给出了卫星在轨运动参数的计算方法，分析了在转动地心坐标系中地球自转对轨道面和卫星速度的影响。系统全面地研究了地球同步轨道的对地观测性能，分析了其在瞬时覆盖面积、累积覆盖率、可见性和回归特性上的特点，充分论证了其在热点区域观测上的优势。　　 2.系统地分析了GEO-SAR的性能参数，给出了平均功率、天线尺寸、PRF等指标参数，分析了方位分辨率沿轨变化的特点，给出了具体的计算公式。深入地研究了星载SAR的多普勒特性，分析指出利用忽略地球自转的低轨道公式估计中、高轨道星载SAR多普勒参数时可能引入较大的误差，提出了适用于GEO-SAR的多普勒参数计算方法，并详细分析了GEO-SAR多普勒调频率的时变特性。深入研究了GEO-SAR的波束特性，分析了纬度覆盖范围、斜视角和偏航角的影响因素，讨论了纬度覆盖的不对称性和大偏航角的特点。　　 3.从卫星相对目标运动的物理过程出发，着重考虑卫星与目标连线方向的运动参量，提出了适用于长合成孔径时间处理的距离模型，对比分析了新模型和常规距离模型的拟合精度。基于新模型和时域去走动的思想，研究了GEO-SAR的成像处理方法。探讨了利用电扫方式对GEO-SAR实行偏航导引的方法，分析了偏航导引的效果，并基于新距离模型，研究了偏航导引之后的GEO-SAR成像处理方法。　　 4.深入研究了GEO星机双基SAR的系统性能。当GEO星机双基SAR的接收载机垂直于星下点和机下点的连线飞行时，根据其“远发近收”和“一站固定”的特点，分析了发射波程和接收波程距离徙动的特点，研究了GEO星机双基SAR的成像处理方法。当载机沿任意角度飞行时，提出了利用方位扰动的方法对上述GEO星机双基SAR的成像算法进行改进。　　 5.深入研究了通过综合不同接收端回波信号实现GEO星机多基SAR距离分辨率提高的方法。详细分析了频谱合成过程中重叠谱的简单相加导致的重叠干扰项，分析了该干扰项对主瓣的展宽作用以及对分辨率提高的影响，采用了权值滤波对干扰项进行抑制。讨论了地形起伏对分辨率提高的影响，归纳了该方法的适用场景。　　 6.深入研究了GEO星机双基SAR的前视成像能力，根据“远发近收”的成像特点，探讨了GEO星机双基前视SAR的成像处理方法。