二维干涉测量是在一维干涉测量基础上发展起来的,相比一维具有消除部分环境噪声影响、观测目标相对位置较强约束等优势,可以解决目标位置和姿态测量等问题,是当前研究的热点。针对二维干涉测量中基于同波束干涉测量的目标姿态测量、图像上观测目标位置和姿态测量等问题,论文开展了研究工作,主要内容如下:首先在经典干涉测量信号处理基础上,针对航天器的姿态测量,提出了一种多基线同波束二维干涉测量方法。建立了“航天器发射天线-测站接收天线”干涉距离差与航天器姿态的数学关系模型,给出了基于干涉距离差的航天器姿态牛顿迭代解算方法,通过数值仿真实验评估了航天器姿态解算精度。结果表明,当干涉频率为2.2GHz,对干涉相位的提取精度为0.1257rad时,航天器姿态角的解算精度能够达到0.01°量级。将二维干涉处理扩展至图像,论文给出了二维干涉相关的图像信号干涉处理方法,经相位滤波、解卷绕、偏移解算获得信号间的相位偏移/偏移量,并提出通过滑动叠加的方法抑制干涉相位噪声,有助于相位偏移/偏移量解算。结果表明,该方法在无偏移噪声情况下相位偏移解算精度达到0.01rad量级。最后,论文在图像二维干涉测量的基础上开展了图像上观测目标位置测量和姿态估计探索研究。首先通过初始偏移搜索(特征点匹配)得到两个图像同一标志点间整数量偏移,结合干涉测量获取的小数量级偏移得到标志点间完整偏移量,经坐标重建得到图像上观测目标标志点位置;根据图像上观测目标姿态变换前后多组标志点的对应几何关系建立图像上观测目标姿态变换数学模型,通过比较粒子群优化、牛顿迭代两种算法解算姿态变换的特点,提出了“粒子群优化初始化-牛顿迭代结果”的图像上观测目标姿态变换解算方法,实验验证了此方法的可行性。