合成孔徑雷射成像雷達交叉聚焦成像方法
2023-04-30 11:37:01
專利名稱：合成孔徑雷射成像雷達交叉聚焦成像方法
技術領域：
本發明涉及合成孔徑雷射成像雷達，特別是一種合成孔徑雷射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後的合成孔徑雷射成像雷達目標回波信號進行二維快速傅立葉變換，同時實現目標距離向、方位向聚焦成像。
背景技術：
合成孔徑雷射成像雷達(SAIL)的原理取之於射頻領域的合成孔徑雷達(SAR)原理，是國外報導的能夠在遠距離獲得釐米量級解析度的唯一的光學成像觀察手段。合成孔徑雷射成像雷達的發射雷射採用光頻線性調製即啁啾調製，光電外差接收採用去斜解調方式即採用同樣的啁啾發射雷射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，合成孔徑雷射成像雷達在實驗室先後得到了驗證參見文獻1:M.Bashkansky, R.L.Lucke, E.Funk, L.J.Rickard, and J.Reint jes, 「Two-dimensionalsynthetic aperture imaging in the optical domain,，，Optic Letters, Vol.27, ppl983-1985 (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.0f SPIE Vol.5791ppl52-166 (2005)，；文獻3:周煜，許楠，欒竹，聞愛民，王利娟，孫建鋒，劉立人，尺度縮小合成孔徑雷射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，大口徑合成孔徑雷射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了機載合成孔徑雷射雷達實驗(無任何細節報導)參見文獻
5:J.Ricklin, M.Dierking, S.Fuhrer, B.Schumm, and D.Tomlison, 「Synthetic apertureladar for tactical imaging, 」 DARPA Strategic Technology Office.。2011 年，洛馬公司對1.6公裡處的地面目標實現了機載合成孔徑雷射成像雷達成像實驗參見文獻 6:Brian ff.Krause, Joe Buck,Chris Ryan, David Hwang, Piotr Kondratko, AndrewMalm, Andy Gleason 「Synthetic Aperture Ladar Flight Demonstration,，，。在上述所有相關報導中參見文獻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，即將光電接收和數位化、複數化之後的回波信號首先在距離向進行快速傅立葉變換實現目標距離向聚焦，然後將距離向聚焦後的信號在方位向採用空間的二次項匹配濾波實現目標的方位向聚焦，進而實現對合成孔徑雷射成像雷達探測目標的聚焦成像。上述兩步在時間上有先後順序，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，隨著合成孔徑雷射成像雷達探測目標的增大，即目標回波數據的增多，以及對目標實時成像處理的要求，必然對傳統合成孔徑雷射成像雷達兩步聚焦成像處理的數據處理系統提出了嚴峻的挑戰，
發明內容
本發明要解決的問題在於提出了一種合成孔徑雷射成像雷達交叉聚焦成像方法，基本思想在於將複數化後的合成孔徑雷射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，然後進行二維快速傅立葉變換同時實現雷達目標距離向、方位向聚焦，從而獲得目標成像輸出，實現了雷達目標回波信號的一步聚焦成像，與傳統的合成孔徑雷射成像雷達首先進行距離向聚焦然後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雷射成像雷達回波數據聚焦成像方法，並且簡便易行，節省時間，是合成孔徑雷射成像雷達特別是合成孔徑雷射成像雷達目標回波信號聚焦成像方法的關鍵技術改進。本發明的技術解決方案如下:—種合成孔徑雷射成像雷達交叉聚焦成像方法，其特點在於，包括如下步驟:①合成孔徑雷射成像雷達發射系統發射線性調頻的啁啾脈衝雷射信號，照射到目標後被目標反射，反射光波經過合成孔徑雷射成像雷達接收系統進行光電外差接收、數位化處理後的目標回波信號為:
權利要求
1.一種合成孔徑雷射成像雷達交叉聚焦成像方法，其特徵在於，包括如下步驟: ①合成孔徑雷射成像雷達發射系統發射線性調頻的啁啾脈衝雷射信號，照射到目標後被目標反射，反射光波經過合成孔徑雷射成像雷達接收系統進行光電外差接收、數位化處理後的目標回波信號為:
全文摘要
一種合成孔徑雷射成像雷達交叉聚焦成像方法，基本思想在於將複數化後的合成孔徑雷射成像雷達目標回波信號首先進行方位向二次項相位補償，然後進行二維快速傅立葉變換同時實現雷達目標距離向、方位向聚焦，從而獲得目標成像輸出。本發明實現了雷達目標回波信號的一步聚焦成像，與傳統的合成孔徑雷射成像雷達首先進行距離向聚焦然後進行方位向聚焦的兩步聚焦成像方法相比，簡便易行，節省時間。
文檔編號G01S17/89GK103076613SQ20131001751
公開日2013年5月1日 申請日期2013年1月17日 優先權日2013年1月17日
發明者孫志偉, 職亞楠, 劉立人, 侯培培, 孫建鋒, 周煜 申請人:中國科學院上海光學精密機械研究所