[發明專利]基于本振數字延時的SAL信號相干性保持的方法

有效

• 申請號: 201711213470.6
• 申請日: 2017-11-28
• 公開（公告）號: CN108020824B
• 公開（公告）日: 2021-08-13
• 發明（設計）人: 李道京;胡烜;趙緒鋒
• 申請（專利權）人: 中國科學院電子學研究所
• 主分類號: G01S7/4865
• 分類號: G01S7/4865;G01S7/487;G01S17/894;G01S17/90
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 任巖

本公開提供了一種基于本振數字延時的合成孔徑激光雷達信號相干性保持方法，包括：設置參考通道進行本振信號自外差探測并提取本振信號的差分相位；依據差分相位對本振信號瞬時頻率進行估計；對瞬時頻率積分處理獲取本振信號的相位估計結果；將相位估計結果在數字域延時后對目標回波信號進行相位補償。本公開基于本振數字延時實現了SAL信號相干性保持，大幅度提高了SAL成像的方位/橫向分辨率。

技術領域

本公開屬于合成孔徑激光雷達(Synthetic Aperture Ladar，SAL)系統設計與信號處理領域，具體涉及SAL信號相干性保持，特別是一種基于本振數字延時的SAL信號相干性保持方法。

背景技術

合成孔徑激光雷達(Synthetic Aperture Ladar，SAL)是合成孔徑雷達(Synthetic Aperture Radar，SAR)在激光頻段的應用形式，其通過對寬帶激光信號進行脈沖壓縮獲取距離維高分辨率，通過合成孔徑技術獲取方位維高分辨率(李道京，張清娟，劉波.機載合成孔徑激光雷達關鍵技術和實現方案分析[J].雷達學報，2013，2(2)：143～151.)。

作為一種相干體制雷達，當對發射信號實施定標校正后，SAL能夠實現的方位/橫向分辨率主要取決于本振信號的相干性(杜劍波.合成孔徑激光雷達寬帶信號產生和成像處理技術研究[D].北京：中國科學院大學，2017.)，本振信號的相干性主要包括頻率穩定度和相位噪聲等參數，激光信號目前主要用線寬來表征其頻率穩定度。SAL的本振信號在激光波段，其頻率比微波信號頻率高三個數量級以上，相對微波信號，其頻率穩定度和相干性從原理上就較差(蒲濤，聞傳花.微波光子學原理與應用[M].北京：電子工業出版社，2015.)，這在很大程度上限制了SAL的方位/橫向高分辨率成像能力。

在觀測幾何關系不變的條件下，SAL可采用對本振信號光纖延時的方法以保持信號的相干性(Gschwendtner A B，Keicher W E.Development of coherent laser radarat lincoln laboratory[J].Lincoln Laboratory Journal，2000，12(2)：383-394.)，該方法將本振信號經過延時光纖后與回波信號混頻，若光纖延時長度與目標距離的誤差較小，可大幅度減小本振信號頻率穩定度差引入的相位誤差。使用該方法時，延時光纖的長度難以時變，因此該方法只適用于目標距離較近且合成孔徑時間內目標距離變化量較小的情況，在針對遠距離運動目標成像的SAL中難以應用。

以針對GEO軌道空間目標成像的逆合成孔徑激光雷達(Inverse SyntheticAperture Radar，ISAR)為例，其合成孔徑時間在10s量級，回波延時在0.2s量級，這對本振信號相干性的要求較高，由于目標與雷達的距離約36000km，將本振信號通過光纖延時后與目標回波信號混頻難以實施，需要研究新的SAL信號相干性保持方法。

發明內容

(一)要解決的技術問題

本公開提供了一種基于本振數字延時的合成孔徑激光雷達信號相干性保持方法，以至少部分解決以上所提出的技術問題。

(二)技術方案

根據本公開的一個方面，提供了一種基于本振數字延時的合成孔徑激光雷達信號相干性保持方法，包括：設置參考通道進行本振信號自外差探測并提取本振信號的差分相位；依據差分相位對本振信號瞬時頻率進行估計；對瞬時頻率積分處理獲取本振信號的相位估計結果；將相位估計結果在數字域延時后對目標回波信號進行相位補償；其中，在進行本振信號自外差探測時，對參考通道本振信號中的一路進行移頻；其中，在進行本振信號自外差探測時，采用電子學系統的頻率源作為移頻器輸入的基準頻率信號，并與AD時鐘的相位嚴格同步，實現電子學信號相位和激光信號相位的同步。

在本公開一些實施例中，在進行本振信號自外差探測時，根據本振信號參數設置光纖延時長度在一預定區間內，其滿足下式：