地球同步轨道合成孔径雷达(Geosynchronous Synthetic Aperture Radar，简称GEOSAR)是以轨道高度为36000km的地球同步卫星为平台的星载SAR，地球同步轨道SAR相位定标是GEOSAR新体制研究中的内容，目的是通过位置精确已知的地面定标站，向GEOSAR卫星发射脉冲线性调频定标信号，并采用匹配滤波器脉冲压缩的方法从定标回波信号中提取相位信息，为后期成像处理提供精确的相位基准。本文主要研究GEOSAR相位定标中的信号积累及相位解缠方法。　　GEOSAR相位定标涉及36000km的地球同步卫星，与目前的星载SAR定标系统、卫星导航定位系统、卫星测定轨系统等相比较，在同样的信号发射功率条件下，由于轨道高带来的信号功率衰减较之中低轨卫星系统更为显著，使得GEOSAR相位定标信号处理存在弱信噪比的问题，而这会直接影响到GEOSAR相位定标的精度。　　论文的主要研究工作和内容包括:　　(1)针对地球同步轨道SAR相位定标中的弱信噪比问题，采用相干积累的办法来提高信号信噪比，从而改善GEOSAR相位定标的精度。分析了卫星轨道运动对于相干积累过程的影响:在长时间积累过程中，卫星的轨道运动会给GEOSAR相位定标信号增加一个非线性的附加相位调制，然后本文提出了一种结合容积卡尔曼滤波（Cubature Kalman Filter，简称CKF）的附加相位估计方法，能够在非线性较强的条件下对附加相位依旧有着较高的估计精度，并在此基础上构造匹配滤波器对信号进行匹配滤波，实现信号的相干积累。　　同时利用了扩展卡尔曼滤波(EKF)、无迹卡尔曼滤波(UKF)以及结合黄金搜索的算法对轨道运动附加相位进行估计，并且将相位估计精度、算法运行速度与CKF方法进行了对比。仿真实验结果证明，CKF方法较之其他三种方法无论在估计精度上还是在运行速度上都具有很大的优势。　　(2)对相干积累的效果进行了评估，通过仿真实验验证了通过增加相干积累时间长度确实可以提高相位估计精度。同时，由于对附加相位估计总会存在误差，这些误差会影响最终提取相位的精度。但是从仿真实验结果同时也看出，相干积累之后相位提取的方差比未进行相干积累之前更接近相位估计的克拉美-罗界。　　(3)分析了GEOSAR相位定标中相位解缠的特殊性，指出在小轨道倾角的条件下，可以应用干涉SAR系统中常用的最小二乘算法来解决GEOSAR相位定标中相位解缠问题。但是在大倾角条件下，GEOSAR相位定标相邻脉冲存在整周模糊，使得最小二乘算法不再适用。　　提出了一种解决大倾角条件下整周模糊的相位解缠算法，算法将相干积累时用CKF算法估计出的轨道运动附加相位作为先验知识引入到解缠过程中，从而可以使得解缠结果更为准确。最后通过仿真实验对比了本文所提算法与最小二乘算法在大轨道倾角条件下的解缠结果，验证了本算法在解决大轨道倾角条件下GEOSAR相位定标中相位解缠问题的有效性。