海洋表面流是一个重要的海洋动力环境参数,在全球变化、海洋环境预报及海上航行和工程保障中都有重要应用,洋流的观测和预报越来越受到人们的关注。多普勒雷达散射计是一种新型的海洋遥感雷达系统,通过测量海面运动所产生的回波信号多普勒频移反演海面流场(速度和方向),同时还能测量海面的风矢量场。基于真实孔径雷达体制的多普勒散射计,可以在保证一定分辨率的同时获得很宽的观测刈幅,从而实现海洋表面流场和风场测量的快速全球覆盖,对海洋预报和气候变化研究具有重要的意义。本文首先介绍了多普勒雷达散射计进行干涉测量的基本原理:利用连续两个脉冲回波的干涉相位可以计算出雷达视向的径向速度;通过波束扫描和平台运动实现对每个测量分辨单元不同方位角的观测,从而得到海洋表面流的速度矢量。本文建立了海面多普勒谱模型和相关系数模型,分析了海面状态和测量条件对多普勒测量的影响。海面多普勒模型是海洋物理参数到雷达测量参数之间的桥梁,为雷达系统设计、参数反演方法研究提供了依据。相关系数模型是海洋表面流速度测量精度分析和雷达系统参数优化的基础。多普勒雷达散射计的相关系数包括热噪声去相关、失配去相关、空间去相关和时间去相关,分别由雷达系统的信噪比、卫星飞行速度和天线转速所决定的地面分辨单元的偏移、多普勒带宽及PRF、海面多普勒谱模型所确定的时间响应等决定。本文采用“端到端”的仿真方法,建立了多普勒雷达散射计的仿真模型。通过分析,确定了多普勒散射计系统采用笔形波束扫描体制。通过仿真,分析了多普勒散射计测量海洋表面流场的可行性。利用多普勒雷达散射计的仿真模型,对系统参数进行了优化,并对雷达系统的信号处理流程进行了设计和仿真。仿真表明,在设计系统参数条件下,当风速为7m/s时,满足速度测量精度要求(0.1m/s)的有效刈幅范围可达604km,约占散射计刈幅宽度(1000km)的60%。同时,风场测量性能的分析结果表明:多普勒雷达散射的后向散射系数(0s)的传递误差明显优于扇形波束扫描雷达散射计;当风速小于4m/s时,多普勒雷达散射的后向散射系数传递误差大于风场测量笔形波束扫描雷达散射计。论文最后对卫星姿态测量误差及卫星速度测量误差对海洋表面流反演精度的影响进行了分析。结果表明,当卫星姿态测量精度优于0.001°、卫星速度测量精度优于1cm/s、时间分辨率为10天时,其对表面流速度反演的影响小于5cm/s。论文对海面多普勒模型的参数敏感度进行了研究,分析了不同海浪谱模型、方向分布函数、风速测量误差、风向测量误差对表面流速度反演的影响,为进一步的海洋表面流反演方法研究奠定了基础。