在四川瀘定地震后厚重的云層之上，一顆名為“巢湖一號”的中國衛(wèi)星悄然調(diào)整姿態(tài)，向震區(qū)投射出無形的雷達波束。不久后，一組清晰的地表影像被成功回傳，為搶險救災提供了至關重要的“云下之眼”。支撐這顆衛(wèi)星穩(wěn)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”。這一榮獲中國電子學會自然科學二等獎的創(chuàng)新成果，突破了傳統(tǒng)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的能力。
當“天眼”遇上理論高墻
孫光才團隊開啟這項研究的契機，深植于中國星載SAR發(fā)展的時代困境與西電雷達人的使命傳承。
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(wèi)星觀測提出更高要求——追求更高的分辨率，或是將衛(wèi)星部署到數(shù)萬公里高的軌道實現(xiàn)超大幅寬觀測時，傳統(tǒng)的成像理論便捉襟見肘。
“傳統(tǒng)的星載SAR成像，基于雷達直線飛行和地表平坦的理想假設。”孫光才解釋道，“這就好比用一套固定參數(shù)的眼鏡看世界。當衛(wèi)星軌道顯著彎曲、地表呈現(xiàn)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?！笔У暮蠊菆D像出現(xiàn)模糊、扭曲、重影，邊緣區(qū)域尤其嚴重，如同近視散光者眼中的世界。
孫光才團隊合照
篳路藍縷，星載初萌。21世紀初，中國星載SAR技術方興未艾。2007年首顆國產(chǎn)SAR衛(wèi)星升空時，國際頂尖水平已實現(xiàn)亞米級分辨率，而國內(nèi)仍受限于傳統(tǒng)成像理論。當國家提出發(fā)展高軌SAR和亞米級超高分辨率衛(wèi)星時，挑戰(zhàn)接踵而至。
三代人的學術接力
研究的火種，早在三十年前由保錚院士點燃。1990年代，這位中國雷達泰斗力排眾議，在西電開辟SAR研究方向。“當時連實驗設備都沒有，保先生帶著我們推公式、建模型，就像在荒原上鑿井。”邢孟道教授回憶。2000年，邢孟道繼承衣缽創(chuàng)建SAR團隊時，國內(nèi)星載領域仍屬空白。正是這種“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(fā)奇想：“電磁波與衛(wèi)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。
給衛(wèi)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(xiàn)實，一磚一瓦地構建起能夠精確刻畫高軌衛(wèi)星復雜運動與地球真實形態(tài)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(zhàn)在于信號的“心跳”。超高分辨率意味著巨大的信號帶寬，高速運動的衛(wèi)星平臺則讓信號收發(fā)的過程充滿動態(tài)變化。傳統(tǒng)理論對此的簡化處理，如同對一首復雜交響樂只記錄8比特音符。孫光才團隊深入剖析了衛(wèi)星連續(xù)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(chǎn)生的強非線性信號調(diào)制特性，為衛(wèi)星的“聽覺”系統(tǒng)繪制了最精密的聲譜圖。這是解鎖超高分辨率成像奧秘的第二把鑰匙。
模型精確了，調(diào)制特性清晰了，最終需要強大的“大腦”來處理這一切。團隊創(chuàng)新性地提出了“多域仿射尺度變換”這一核心理論，并據(jù)此發(fā)明了全新的成像處理方法。這套方法如同“高清矯正鏡”，能夠?qū)⒁驈碗s運動和地形導致的“散焦”信號，在整個觀測場景內(nèi)統(tǒng)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(tǒng)建設提供了核心關鍵技術支撐”。
超高分辨率衛(wèi)星示意圖
在軌調(diào)試的“生死時速”
理論的突破，最終需要在浩瀚星空中接受檢驗。2020年底，一個緊急任務如巨石般壓向團隊——某關鍵型號衛(wèi)星即將發(fā)射，團隊研發(fā)的新理論正好可以在其上得到驗證。然而，由于項目高度敏感，團隊在衛(wèi)星發(fā)射前一刻才接到消息?！靶l(wèi)星12月28號突然上天了，我們毫無準備，連基本參數(shù)都沒有?！睂O光才回憶道，當時他恰在北京出差，聞訊立刻取消返程，直撲調(diào)試現(xiàn)場。
機載超高分辨率試驗圖像
接下來的日子，如同在黑暗中摸索。某基地的機房里，匯聚了國內(nèi)多家頂尖科研團隊。最初兩周，調(diào)試進展極其艱難。傳統(tǒng)方法完全失效，新方法的參數(shù)調(diào)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(xù)選擇放棄撤離。空曠的機房，只剩下孫光才和跟隨他的博士生，以及合作單位的少數(shù)堅守者?！澳欠N絕望感，至今難忘。每天做兩次核酸檢測，看著空蕩蕩的座位，懷疑自己是不是走錯了方向?！睂O光才說。
但西電雷達人骨子里的堅韌在此時迸發(fā)。機房做戰(zhàn)場，數(shù)據(jù)流當沖鋒號。他們抓住每天允許調(diào)試的短暫窗口，爭分奪秒地分析、推演、仿真。餓了啃口面包，困了在椅子上瞇一會兒。轉(zhuǎn)機出現(xiàn)在第三周。經(jīng)過無數(shù)次失敗和微調(diào)，屏幕上終于跳出了期待已久的圖像輪廓。隨著參數(shù)進一步優(yōu)化，影像越來越清晰，細節(jié)纖毫畢現(xiàn)！這標志著團隊的理論和技術經(jīng)受住了最嚴苛的在軌驗證，達到了國際公開報道的SAR衛(wèi)星最高分辨率水平，性能顯著超越國際同類。那一刻，所有的疲憊、焦慮都化作了無聲的激動。從理論雛形到太空實證，這條荊棘之路，他們走了十余年。
守護生命的“千里眼”
科學的價值在于應用。孫光才團隊的理論突破，迅速轉(zhuǎn)化為服務國計民生的現(xiàn)實力量，成為穿透災難陰霾的“千里眼”。
2022年9月5日12時52分，四川甘孜瀘定縣發(fā)生6.8級強震，震區(qū)山體崩塌滑坡嚴重，且被厚厚云層籠罩，光學衛(wèi)星束手無策。關鍵時刻，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(wèi)星臨危受命。它們憑借強大的穿透云層能力，在短時間內(nèi)成功獲取了35景高質(zhì)量的震區(qū)雷達影像。這些寶貴的數(shù)據(jù)被第一時間提供給應急部國家減災中心、中國地震局應急搜救中心、水利部防汛抗旱減災工程技術研究中心、中國科學院成都山地災害與環(huán)境研究所等多家單位，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。
類似的場景在2023年土耳其強震后再次上演。在余震不斷、災情不明的危急時刻，“巢湖一號”衛(wèi)星再次緊急成像，快速獲取了震中周邊區(qū)域的雷達遙感影像，為國際救援提供了來自中國衛(wèi)星的清晰“圖景”。
這穿透云霧的“千里眼”，在關鍵時刻守護著人民生命財產(chǎn)安全，展現(xiàn)了中國科技的溫度與擔當。項目技術已成功應用于多個國產(chǎn)星載SAR系統(tǒng)，持續(xù)服務于國土資源調(diào)查、環(huán)境監(jiān)測、海洋觀測等多個領域。
在攻堅克難中培育英才
一項持續(xù)十余載、攻克世界級難題的研究，離不開一支甘坐冷板凳、敢啃硬骨頭的科研團隊，更離不開人才的接續(xù)培養(yǎng)。團隊深諳，解決國家重大需求中的“真問題”，是培養(yǎng)人才最肥沃的土壤。
博士生蘭朋偉的成長軌跡便是生動注腳。在參與某重要機載SAR項目的聯(lián)試聯(lián)調(diào)中，成像結(jié)果出現(xiàn)了難以解釋的系統(tǒng)性偏移。項目節(jié)點迫近，壓力巨大。孫光才帶領蘭朋偉等團隊成員，一頭扎進海量的數(shù)據(jù)中。連續(xù)數(shù)日，他們?nèi)找棍閼?zhàn)，機房里的燈光常常亮至凌晨。理論推導、仿真驗證、反復比對……最終，他們敏銳地鎖定了一個被所有人忽視的環(huán)節(jié)——雷達系統(tǒng)在記錄高速連續(xù)脈沖時，存在微小的數(shù)據(jù)間隙未被正確處理。這個“非專業(yè)”的細微瑕疵，正是導致成像偏移的“元兇”。蘭朋偉在導師指導下，不僅用嚴謹?shù)臄?shù)學推導證明了問題根源，還通過仿真復現(xiàn)了故障現(xiàn)象，為系統(tǒng)改進提供了無可辯駁的依據(jù)。這場硬仗，讓蘭朋偉深刻領悟了孫光才常說的那句話：“頂尖的工程創(chuàng)新，往往誕生于解決那些最棘手的、看似‘非專業(yè)’的實際難題。”這種直面挑戰(zhàn)、抽絲剝繭、用理論照亮實踐迷霧的能力，正是團隊賦予學生的寶貴財富。
像蘭朋偉一樣，在“真刀真槍”的重大項目實戰(zhàn)中成長起來的青年才俊，在孫光才團隊中并非個例。他們傳承著保錚院士開創(chuàng)的務實學風，秉承著邢孟道教授奠定的攻堅傳統(tǒng)，在孫光才的帶領下，從解決一個個具體工程難題中錘煉真本領、涵養(yǎng)大情懷。如今，一批批優(yōu)秀的畢業(yè)生奔赴國家重點領域的科研一線，成為支撐中國雷達事業(yè)薪火相傳、不斷超越的新銳力量。
站在新的起點，孫光才團隊的目光已投向更前沿。他們正致力于將星載SAR成像技術推向新的高度，探索三維成像等更豐富的信息獲取手段，并積極研究如何與人工智能等新興技術深度融合，進一步提升衛(wèi)星對地觀測的智能化水平和信息提取效率。
從實驗室到蒼穹頂，自震波里至民生間，西電孫光才團隊生動書寫著科技報國的新篇章。未來，這雙穿透云層的“千里眼”，將繼續(xù)在浩瀚星河中，追尋更清晰、更立體、更智能的答案，為認識這顆藍色星球、守護人類家園，貢獻永不疲倦的中國智慧與中國力量。
