反常波(rogue wave)又被称作极值波(extreme wave)或畸形波(freak wave),它们或者具有非常高的波高,或者波形反常,由于其能量高度集中而给航海和海上钻井平台等带来灾难性的破坏,是近二十年来海浪研究领域的热点。由于现场实测条件有限,目前有关反常波的记录并不多,且大都为单点时间序列数据。合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)可以高分辨率微波成像,具有不受天气和气候条件影响、穿透性强的特点,发展基于SAR的反常波遥感识别技术是更好的了解反常波和预防其危害的有效途径。非线性性是反常波的重要特性,目标电磁散射特性是研究SAR遥感技术的关键。本文按照“非线性海面表征模型专反常波电磁散射模型专反常波SAR成像模拟专反常波SAR识别技术专反常波成像模拟与遥感识别系统开发”的研究路线,对基于SAR的反常波遥感识别若干关键技术进行了深入研究,具体研究工作如下：(1)提出了非线性海面的表征模型。海面长波对短波的调制是海洋微波遥感的基本原理,当海面长波波长大于雷达距离向分辨率时,长短波间的调制作用也是海面SAR成像的决定因素。本文对Longuet-Higgins模型进行扩展提出了1个长波与多个短波非线性作用的深海表面模型,对波波间的非线性调制特性进行了分析,并基于该模型数值模拟了非线性海面的空间演化和时空演化。该模型不仅易于实现,也容易扩展到各种不同复杂海况的表征和反常波数值模拟。(2)研究了海面运动对SAR成像多普勒频率的影响。多普勒频率是SAR信号处理中十分关键的参数,海面运动引起SAR回波的多普勒频移可应用于海流和海上目标的检测。针对双尺度线性海面和(1)中提出的长短波非线性调制海面推导出SAR成像多普勒频率公式水平分量和垂直分量,并通过数值模拟发现海面水平运动引起所的SAR成像多普勒与海况无关,而非线性海面垂直运动引起的多普勒带宽比线性海面垂直运动引起的多普勒带宽大很多,更加突出局部海面特征,为高海况下检测反常波提供了可能。(3)由于反常波具有瞬态特征,其产生突然且存在时间短,目前缺少可用于验证反常波检测算法的真实数据,所以进行SAR图像模拟是发展反常波遥感的必要手段。本文对Franceschetti海面回波信号模拟器进行扩展,提出了基于分布表面模型和双尺度模型的反常波电磁散射模型,该模型在划分散射小面和计算Bragg波时充分考虑了生成反常波的长波与短波间的非线性作用,并通过在中等入射角下的SAR成像模拟发现,不仅反常波的NRCS值比一般正弦波海面的NRCS值小,而且NRCS值在反常波位置的变化量也很大。该发现可以用于从SAR图像中检测反常波。(4)对于反常波的SAR遥感识别方法,根据(3)的研究结果提出了一种图像扰动强度算法来判定反常波的存在,通过大量模拟的反常波海面SAR图像和一般海面SAR图像验证了算法的有效性。设计了一个反常波成像模拟与遥感识别软件系统。该系统包括反常波海面模拟、SAR成像模拟、读取SAR图像、海浪谱和波高谱反演,以及反常波检测等功能模块,为反常波相关研究和监测提供一个有效的软件平台。