地球同步轨道合成孔径雷达(GEO SAR)具有合成孔径时间长、成像范围大、重访时间短的特点,得到广泛的关注。但由于其较长的合成孔径时间,一般在100秒甚至1000秒量级,大气状态不断变化,其扰动部分会造成GEO SAR回波信号幅度、相位起伏,影响图像聚焦;森林、海洋等目标由于气象条件的变化而产生随机运动,造成分辨单元内不同散射点的散射特性变化,引入时变杂波,使得SAR图像信杂比下降。因此,研究大气扰动以及地物时变散射特性对GEO SAR成像的影响具有非常重要的意义。大气扰动影响主要包括电离层闪烁和对流层湍流。本文首先根据电离层不规则体的统计特性以及电磁波在电离层中的传播特性,推导了基于相位屏的电离层闪烁仿真方法,分析了不同的电离层闪烁状态对GEO SAR点目标成像的影响,经过100次蒙特卡洛仿真得到:电离层闪烁会使点目标成像散焦,方位向积分旁瓣比(ISLR)和峰值旁瓣比(PSLR)恶化,且随着闪烁强度的增加,散焦越来越严重;闪烁强度受扰动能量、外尺度等电离层不规则体状态的影响。而距离向几乎不受电离层闪烁的影响。类似于电离层闪烁,对流层湍流也会导致信号幅度和相位发生随机起伏,点目标成像出现散焦。但是,实际情况的对流层湍流能量比较小,对L～X波段点目标成像的影响均不明显。然后,本文针对GEO SAR成像场景大、不同空间位置处大气扰动影响变化的特点,建立了基于球面波的相位屏模型,实现了GEO SAR大场景下时空变大气扰动的影响仿真;针对电离层各向异性的特点,修正了电子密度不规则体的功率谱密度模型,并考虑电离层不规则体与当地地磁场的关系,实现了GEO SAR不同轨道位置处受地磁场干扰下电离层闪烁的影响仿真及定量分析。地磁场与卫星运行的速度夹角越小,回波信号受到电离层闪烁的影响越小。最后,本文基于杂波运动模型建立了GEO SAR时变地物的信号模型,并完成了影响的定量分析。时变地物回波可分为稳定部分和时变部分,稳定部分为散射点中稳定或变化缓慢的成分,而时变部分为快速运动的散射点引起的回波分量,如树叶或海浪,服从指数功率谱分布;本文推导了考虑时变地物散射特性的GEO SAR回波信号信杂比(SCR)模型,分析了时变地物回波对GEO SAR成像的影响。时变部分形成的杂波将扩散于聚焦后的整幅图像,降低SCR。时变地物引入杂波影响的程度与系统参数、气象条件以及目标的归一化散射面积有关,波长越短、风速越大,信杂比越小。