[發(fā)明專利]合成孔徑激光成像雷達交叉聚焦成像方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310017515.8
• 申請日: 2013-01-17
• 公開（公告）號: CN103076613A
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發(fā)明（設計）人: 孫志偉;職亞楠;劉立人;侯培培;孫建鋒;周煜
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海光學精密機械研究所
• 主分類號: G01S17/89
• 分類號: G01S17/89;G01S7/48
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 張澤純

技術領域

本發(fā)明涉及合成孔徑激光成像雷達，特別是一種合成孔徑激光成像雷達交叉聚焦成像方法，包括一維輸出方式與兩維輸出方式，特別是將方位向二次項相位因子補償后的合成孔徑激光成像雷達目標回波信號進行二維快速傅里葉變換，同時實現(xiàn)目標距離向、方位向聚焦成像。

背景技術

合成孔徑激光成像雷達(SAIL)的原理取之于射頻領域的合成孔徑雷達（SAR）原理，是國外報道的能夠在遠距離獲得厘米量級分辨率的唯一的光學成像觀察手段。合成孔徑激光成像雷達的發(fā)射激光采用光頻線性調制即啁啾調制，光電外差接收采用去斜解調方式即采用同樣的啁啾發(fā)射激光作為外差本機振蕩器光束，因此得到了在距離向包含距離信息和在方位向包含相位歷程信息的回波差頻信號。目標面上每個點的回波信號相位距離向為與距離向快時間有關的線性項相位，方位向為與方位向慢時間有關的二次項相位。

2002年以來，合成孔徑激光成像雷達在實驗室先后得到了驗證【參見文獻1：M.Bashkansky，R.L.Lucke,E.Funk,L.J.Rickard,and?J.Reintjes，“Two-dimensional?synthetic?aperture?imaging?in?the?optical?domain,”O(jiān)ptic?Letters,Vol.27,pp1983-1985(2002),；文獻2：W.Buell,N.Marechal,J.Buck,R.Dickinson,D.Kozlowski,T.Wright,and?S.Beck，“Demonstrations?of?Synthetic?Aperture?Imaging?Ladar，”Proc.of?SPIE?Vol.5791pp152-166(2005)，；文獻3：周煜，許楠，欒竹，閆愛民，王利娟，孫建鋒，劉立人，尺度縮小合成孔徑激光雷達的二維成像實驗，光學學報，Vol.31(9)(2011)，；文獻4：劉立人，周煜，職亞楠，孫建鋒，大口徑合成孔徑激光成像雷達演示樣機及其實驗室驗證，光學學報，Vol.29(7):2030～2032(2011)】，2006年在美國國防先進計劃局支持下的雷聲公司和諾格公司分別實現(xiàn)了機載合成孔徑激光雷達實驗（無任何細節(jié)報道）【參見文獻5：J.Ricklin,M.Dierking,S.Fuhrer,B.Schumm,and?D.Tomlison,“Synthetic?aperture?ladar?for?tactical?imaging,”DARPA?Strategic?Technology?Office.】。2011年，洛馬公司對1.6公里處的地面目標實現(xiàn)了機載合成孔徑激光成像雷達成像實驗【參見文獻6：Brian?W.Krause,Joe?Buck,Chris?Ryan,David?Hwang,Piotr?Kondratko,Andrew?Malm,Andy?Gleason“Synthetic?Aperture?Ladar?Flight?Demonstration，”】。

在上述所有相關報道中【參見文獻1、2、3、4、5、6】，回波信號的成像處理方式都是分兩步進行的，即將光電接收和數(shù)字化、復數(shù)化之后的回波信號首先在距離向進行快速傅里葉變換實現(xiàn)目標距離向聚焦，然后將距離向聚焦后的信號在方位向采用空間的二次項匹配濾波實現(xiàn)目標的方位向聚焦，進而實現(xiàn)對合成孔徑激光成像雷達探測目標的聚焦成像。上述兩步在時間上有先后順序，不能同時進行，因此，對SAIL目標回波信號的處理時間較長，然而，隨著合成孔徑激光成像雷達探測目標的增大，即目標回波數(shù)據(jù)的增多，以及對目標實時成像處理的要求，必然對傳統(tǒng)合成孔徑激光成像雷達兩步聚焦成像處理的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)提出了嚴峻的挑戰(zhàn)，

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的問題在于提出了一種合成孔徑激光成像雷達交叉聚焦成像方法，基本思想在于將復數(shù)化后的合成孔徑激光成像雷達目標回波信號首先進行方位向二次項相位補償即方位向乘上二次項相位補償因子，然后進行二維快速傅里葉變換同時實現(xiàn)雷達目標距離向、方位向聚焦，從而獲得目標成像輸出，實現(xiàn)了雷達目標回波信號的一步聚焦成像，與傳統(tǒng)的合成孔徑激光成像雷達首先進行距離向聚焦然后進行方位向聚焦的兩步聚焦成像方法相比，是一種全新的合成孔徑激光成像雷達回波數(shù)據(jù)聚焦成像方法，并且簡便易行，節(jié)省時間，是合成孔徑激光成像雷達特別是合成孔徑激光成像雷達目標回波信號聚焦成像方法的關鍵技術改進。

本發(fā)明的技術解決方案如下：

一種合成孔徑激光成像雷達交叉聚焦成像方法，其特點在于，包括如下步驟：