某地，一場自然災害后，“巢湖一號”衛星悄然調整姿態，向設定區域投射出無形的雷達波束。很快，一組清晰的地表影像被成功回傳，為搶險救災提供至關重要的“云下之眼”。

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孫光才（前排右三）團隊合照

7月21日，記者了解到，支撐這顆衛星穩定成像的核心技術之一，源自西安電子科技大學雷達信號處理全國重點實驗室孫光才教授團隊提出的“星載SAR多域仿射尺度變換成像理論”。這一創新成果突破了傳統星載合成孔徑雷達（SAR）成像的理論桎梏，顯著提升了我國對地觀測能力。

火  種

“荒原拓路”三代人接力研發

合成孔徑雷達（SAR），被譽為能穿透云雨、無視晝夜的“天眼”。然而，當人類對衛星觀測提出更高要求——追求更高分辨率，或是將衛星部署到數萬公里高的軌道實現超大幅寬觀測時，傳統的成像理論便捉襟見肘。

“傳統的星載SAR成像，就好比用一套固定參數的眼鏡看世界。當衛星軌道顯著彎曲、地表呈現明顯的球面曲率，或者雷達信號帶寬極大時，這套‘眼鏡’就失效了。”孫光才說，失效的后果是圖像出現模糊、扭曲、重影，邊緣區域尤其嚴重，如同近視散光者眼中的世界。

據悉，此項研究的火種，早在三十余年前由保錚院士點燃，上世紀90年代在西電科大開辟SAR研究方向。彼時，國內星載領域仍屬空白，2000年邢孟道創建SAR團隊，其“荒原拓路”的精神，為孫光才埋下火種。2007年，孫光才師從邢孟道攻讀博士。在一次關于相對論的研討中，孫光才突發奇想：“電磁波與衛星運動的時空耦合，是否正是突破‘一步一停’模型和窄帶信號假設的關鍵？”這個大膽的設想，最終成為國家自然科學基金重大項目的核心課題。

破  壁

給衛星裝上“高清矯正鏡”

破壁的征程始于最基礎的理論重構。團隊直面軌道彎曲的復雜幾何現實，一磚一瓦地構建起能夠精確刻畫高軌衛星復雜運動與地球真實形態的三維模型，為超大幅寬成像奠定了堅實的幾何基礎，解開了導致圖像畸變的第一重枷鎖。

更大的挑戰在于信號的“心跳”。孫光才團隊深入剖析了衛星連續高速飛行與大帶寬信號傳播之間精密的時空耦合關系，精準刻畫了由此產生的強非線性信號調制特性，為衛星的“聽覺”系統繪制了最精密的聲譜圖，解鎖了超高分辨率成像奧秘的第二把鑰匙。

模型精確了，調制特性清晰了，最終需要強大的“大腦”來處理這一切。團隊創新性地提出“多域仿射尺度變換”核心理論，并發明了全新的成像處理方法。這套方法如同“高清矯正鏡”，能夠將因復雜運動和地形導致的“散焦”信號，在整個觀測場景內統一、精確地“聚焦”還原，使圖像的邊緣與中心同樣清晰銳利，徹底解決了困擾已久的“近視散光”難題。這套理論體系，被同行專家評價為“顯著提升了我國星載SAR成像處理能力，為高分辨率對地觀測系統建設提供了核心關鍵技術支撐”。

堅  守

在軌調試的“生死時速”

2020年底，一個緊急任務壓向團隊——某關鍵型號衛星即將發射，團隊研發的新理論正好可以在其上得到驗證。接下來的日子，如同在黑暗中摸索。

最初兩周，調試進展極其艱難。傳統方法完全失效，新方法的參數調整如同大海撈針。時間一天天過去，屏幕上依然只有雪花般的噪點。巨大的壓力下，多家團隊陸續選擇放棄。孫光才和跟隨他的博士生，以及合作單位的少數堅守者，抓住每天允許調試的短暫窗口，爭分奪秒地分析、推演、仿真。經過無數次失敗和微調，屏幕上終于跳出了期待已久的圖像輪廓。隨著參數進一步優化，影像越來越清晰，細節纖毫畢現！這標志著團隊的理論和技術經受住了最嚴苛的在軌驗證，達到了國際公開報道的SAR衛星最高分辨率水平，性能顯著超越國際同類。

孫光才團隊的理論突破，迅速轉化為服務國計民生的現實力量，成為穿透災難陰霾的“千里眼”，在多次自然災害中，搭載了孫光才團隊核心成像處理技術的“巢湖一號”和“海絲一號”SAR衛星在短時間內成功獲取了高質量的自然災害區域雷達影像。這些寶貴的數據為研判災情、評估次生災害風險和指導救援提供了關鍵的信息支撐。

據悉，目前，項目技術已成功應用于多個國產星載SAR系統，持續服務于國土資源調查、環境監測、海洋觀測等多個領域。

責任編輯：黃蕊