学报课堂|微波探测与信息处理 第1讲 SAR概述

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本课程根据德国宇航局遥感技术研究所的Richard Bamler教授和慕尼黑工业大学教授朱晓香教授在雷达学报“先进微波探测与信息处理高级研修班”的讲课整理而成。感谢Richard Bamler教授和朱晓香教授的精彩讲课和慷慨授权！

微波探测与信息处理 课程简介

合成孔径雷达（SAR）具有全天时、全天候多维度地表信息获取能力，是当前对地观测领域不可或缺的技术手段，正受到越来越多的关注。

本课程旨在通过简要的介绍，在不过多介绍处理细节的前提下，为读者构建SAR信号处理的整体脉络，帮助读者理解SAR信号处理的本质。本课程主要包括三个部分：

第一部分概述SAR信号处理的基础知识和最新发展：说明SAR相干成像的原理；介绍从原始回波数据重建SAR图像的基本思路；解释与SAR有关的物理和图像特性；推导SAR雷达方程；解释SAR图像的地理编码。

第二部分主要介绍干涉SAR（InSAR），例如标准InSAR、差分InSAR、永久散射体干涉测量（PSI）和层析SAR（TomoSAR）：介绍上述技术及其在数字高程模型（DEM）生成和地表形变测量的应用；介绍相干性、相位噪声、频谱偏移和临界基线的概念；介绍具有获取目标三维信息能力的TomoSAR技术的基础原理；讨论相位解缠这一InSAR处理的关键环节。

第三部分介绍“稀疏性”这一SAR信息获取的基本概念，说明利用稀疏信号处理方法可以实现超分辨率。本部分还将介绍超分辨率因子和位置估计精度偏差的克拉美罗下界（CRLB）。

本课程还对TerraSAR-X和TanDEM-X星载SAR的成像结果和典型应用进行介绍，例如在地震和火山监测、冰川监测、SAR海洋学和DEM生成中的应用。

本课程共15讲，PPT为英文，其中第5讲、第8-10讲安排了练习作业。 

第1讲 SAR概述

合成孔径雷达（SAR）是一种主动式微波成像雷达，具有全天时、全天候多维度地表信息获取能力，且具有一定的地表和植被穿透能力，是当前对地观测领域不可或缺的技术手段，正受到越来越多的关注。

SAR的概念最早于1951年提出，在后续的数十年间，SAR取得了长足发展，并从最初的单一频段、单极化、二维高分辨率机载SAR向多频段、多极化、多维高分辨率的多平台SAR发展。自1978年首颗搭载SAR载荷的卫星Seasat发射升空以来，世界各国已研制数十个星载SAR系统，且正不断加大SAR研究力度。

目前，SAR已取得诸多令人瞩目的成就，在冰川监测、海洋学和全球数字高程模型（DEM）生成等多个领域具有广泛的应用。

专家简介

Richard Bamler，1955年生，IEEE Fellow，现任德国慕尼黑工业大学（TUM）遥感技术专业教授、德国宇航局（DLR）遥感技术研究所（IMF）所长。Richard Bamler 教授1986年获得德国慕尼黑工业大学工学博士学位，1994年在美国喷气推进实验室（JPL）参与SIR-C/X-SAR的研制设计工作，2010年至今担任德国慕尼黑航空执行委员会成员，其领导的DLR IMF团队承担了SIR-C/X-SAR, SRTM, TerraSAR-X, TanDEM-X, TanDEM-L, ERS-2/GOME, ENVISAT/ SCIAMACHY, MetOp/GOME-2, Sentinel 5p, EnMAP等遥感系统的处理器研制设计工作。Richard Bamler 教授重点研究方向为遥感地球观测，遥感信息处理与估计理论，SAR遥感数据最优化信息提取（包括稀疏重构、压缩感知等新的估计方法），在单站、双站SAR信号处理，SAR定标，GMTI，InSAR, Tomographic SAR等方面提出了的若干高精度处理算法。Richard Bamler 教授2002年和2006年获得ISPRS优秀论文奖，2004年、2009年和2012年获得IEEE GRSS优秀论文奖。

朱晓香，1984年生，德国科学院青年院士，德国巴伐利亚科学院青年院士，国际电子与电器工程师协会（IEEE）高级会员。现任慕尼黑工业大学教授、博士生导师，德国宇航局遥感所数据科学部门主任，亥姆霍兹国家研究中心青年研究组前组长。朱晓香2011年获得德国慕尼黑工业大学（TUM）工学博士学位，2011年开始任教于慕尼黑工业大学信号处理专业，2013年加入德宇航遥感所。曾荣获海因茨·莱布尼茨奖（德国最重要的青年科学家奖项），德国十大创新青年，德国年度最杰出青年女科学家（系首位华人获此殊荣），IEEEGRSS青年成就奖。朱晓香是德宇航 Tomographic SAR 处理系统（Tomo-GENESIS）的主要研发者，是中国科学院“创新团队国际合作伙伴计划”成员之一，其主要研究方向为先进InSAR技术（如高维Tomographic SAR成像，SqueeSAR）、应用于遥感领域的计算机视觉（包括物体重建、多维数据可视化）、数据科学，压缩感知和稀疏重构等新的现代信号处理算法在遥感方面的应用等。

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