表面气压作为一个重要的气象参数,对于热带气旋监测分析、数值天气预报和气候的研究起到了非常关键的作用。虽然陆地的表面气压数据能够通过全球范围内密集分布的气象站来获取,但是海面气压数据的探测手段却不尽人意。目前对于气压的遥感观测技术手段较其他气象参数而言相对不足,实现星载遥感气压观测获取高时空分辨率的连续海面气压场,克服现场观测的局限性,对数值天气预报、气候研究等方面的发展都有着十分重要的意义。本文基于星载主动遥感观测开展了海面气压探测方法的研究,提出一种工作在65-70GHz强氧气吸收波段的星载差分吸收气压雷达进行海面气压探测,主要内容如下:1、通过对星载差分吸收气压雷达探测海面气压的原理进行分析,确定了强氧气吸收频段下的差分吸收指数与海面气压之间的线性关系。星载差分吸收气压雷达通过利用65-70GHz的强氧气吸收带内双通道回波功率对数比(差分吸收指数)来获取海面气压信息。通过测量大气中氧气的吸收衰减获取氧气总量信息,利用氧气在空气中的恒定占比,以及均匀混合气体的气柱总量与表面气压成正比的关系获取海面气压信息,同时通过差分消除大气中水汽和液水等引起的微波吸收效应和海面反射的影响,实现对海面气压的探测,这为通过差分吸收指数估计海面气压提供了理论依据。2、建立了星载差分吸收气压雷达的仿真模型。通过模拟雷达系统从信号发射到回波接收的整个过程,分析了大气成分的吸收谱线和将氧气吸收作为探测目标的优势,并利用MPM 89模型来计算大气的不透明度。利用Mie散射理论计算了在有云天气下云水粒子对毫米波的吸收和散射。通过分析垂直角度入射时海面的后向散射机制,利用几何光学模型GO4估计了65GHz-70GHz的海面后向散射系数和随频率的变化关系。介绍了仿真所使用的大气廓线数据产品和用于计算回波功率的雷达方程,给出了用于仿真的雷达系统主要参数和仿真流程。3、分析了星载差分吸收气压雷达的仿真结果。首先讨论了不同的双通道频率组合选择对海面气压估计精度的影响,具体地分析了双通道频率差、氧气吸收谱线和信噪比的影响,并针对性地给出了选择频率组合的三条原则。在设定的仿真雷达系统参数下,66GHz与69GHz的频率组合在晴空下得到的海面气压估计的均方根误差在2.6mbar。分析了大气温度、湿度对海面气压估计的仿真结果,并重点讨论了大气温度对差分吸收指数和海面气压之间的线性关系产生影响原因。由于温度对氧气吸收系数的影响,导致差分吸收气压雷达双通道差分吸收指数的变化,在使用66GHz-69GHz的频率组合所得到的海面气压估计值与实际海面气压误差可超过10mbar,影响到海面气压的探测精度,而晴空下不同湿度对海面气压反演的精度几乎没有影响。通过对有云天气下海面气压估计的仿真结果的分析,验证了星载差分吸收气压雷达探测海面气压的性能,即使在缺乏大气温度信息的条件下,海面气压探测精度在有云天气下能够到达3～4mbar。4、讨论了星载差分吸收气压雷达的系统设计和优化。仿真结果表明尽管更高的频率间隔有助于获取更高的海面气压探测精度,但是高频率通道信号会受到更强的大气吸收衰减,信噪比也会急剧降低。因此星载差分吸收气压的设计原则应是在尽可能高的频率通道获得良好的信噪比。针对提高雷达回波信噪比,分析了天线口径和脉冲时序等系统参数的设计,给出了一种小卫星的初步设计,为后续雷达系统的设计与实现提供了参考和依据。