天基合成孔径激光雷达非合作目标成像系统设计与实验

合成孔径激光雷达是合成孔径技术在激光相干探测雷达领域的推广,相比传统合成孔径雷达具有更高的分辨率。相比机载、陆基等应用环境,空间没有大气湍流和机械振动,非常适合合成孔径激光雷达应用,而合成孔径激光雷达本身分辨率不随距离变化的优点,也利于空间大尺度距离探测。建立了对非合作目标进行高分辨率成像监测天基合成孔径激光雷达成像模型,对系统中关键参数进行分析,针对地球静止轨道上的目标进行了系统设计,提出系统实现工程化需要进一步突破的关键技术。结合理论分析,设计了缩比模型验证实验,利用转台模拟空间卫星间运动,得到了方位向分辨率1 mm的目标图像,证明了系统分析的合理性和该系统的实用性,对天基合成孔径激光雷达技术的推广具有一定意义。     

合成孔径激光雷达研究进展

合成孔径激光雷达是合成孔径信号处理技术和激光技术的有机集合体,是一种新体制主动成像激光雷达系统.首先介绍了合成孔径激光雷达的基本原理,然后对国内外在合成孔径激光雷达方面取得的成果进行了概述,通过对国内外系统的分析,介绍了合成孔径激光雷达走向工程实现需要克服的技术难点.最后指出其在军事、科研以及灾害和环境检测等领域都有广...     

差分合成孔径激光雷达高分辨率成像实验

利用1 550 nm波长的可调谐光纤激光器,建立了DSAL（Differential synthetic aperture ladar）高分辨率成像演示实验装置。在1.85 m的目标距离上,开展了合作目标的DSAL成像实验。利用基本的DSAL成像理论,重构了目标回波的相位史数据,实现了高分辨率合成孔径成像。详细给出了不同方位运动条件下获得的DSAL图像。实验结果表明：利用经过DSAL技术重建后的目标回波相位史数据,能够形成聚焦良好的高分辨率DSAL图像。这显示了DSAL技术对共模相位误差的稳健消除能力。此外,不同方位运动条件下的DSAL成像结果表明,在超过规定方位运动速度30%的范围内,均可观察到良好聚焦或至少可接受的DSAL图像,表明DSAL系统对方位运动速度变化有一定范围的适应能力。     

基于人工智能的合成孔径成像激光雷达成像系统

针对当前SAL成像相关研究成果存在的成像性能待优化等问题,提出并设计基于人工智能的合成孔径成像激光雷达成像系统。依据成像系统框架设计,以成像的关键技术和软件为主进行分析。结合人工智能具备的优势,通过人工智能MATLAB工具利用计算机进行编程实现系统模拟成像。在成像过程中,依据系统设计需求和成像目标对系统参数以及参考点坐标进行设置,基于设置参数得到成像范围内散射点与信号接收孔径在扫描范围内两个方向上数据样本采集的数量。针对各散射点,对参考信号中频信号与散射点回波信号中频信号进行计算,利用计算结果获取合成孔径处理中所需的差频信号。当获得所有采样点差频信号,对下个散射点相应差频信号进行计算,直到获得成像过程中需要的全部回波信号,在二维方向上对回波信号实行傅里叶变换成像算法,根据信号接收空间与目标空间的转换得到目标图像。实验结果显示,所建系统距离向与方位向聚焦状况良好,成像效果优越,可靠性强。     

合成孔径激光雷达成像算法

作为一种相干探测体制雷达,合成孔径激光雷达,以光外差探测技术记录目标的强度和相位信息,距离向原始数据为解线频调信号,文中把合成孔径雷达距离多普勒成像算法,推广至合成孔径激光雷达。详细分析了聚焦成像的相位补偿和距离徙动校正。最后用该算法处理了正侧视条带模式合成孔径激光雷达点目标的原始数据,得到了良好的成像结果。     

激光雷达逆合成孔径成像技术现状及关键问题

逆合成孔径成像激光雷达是成像雷达体制的创新和拓展,是逆合成孔径技术和激光雷达技术的创造性结合,以其理论上优异的成像性能和在军事、民用领域的应用前景引起了人们的关注.结合国外典型的逆合成孔径成像激光雷达系统,介绍了该技术的研究进展和现状,理论上分析了激光波段逆合成孔径成像技术相比于微波波段的优势和瓶颈,该技术具有方位向分辨率高、相干积累时间短等优点,但其较大的多普勒频移致使运动补偿相位校正十分困难,讨论了激光雷达逆合成孔径成像技术发展面临的关键问题,诸如激光光源频率稳定性需求、相干探测条件、运动补偿和大气传输补偿等.为进一步对激光雷达逆合成孔径成像技术进行深入理论和实验研究打下了基础.     

合成孔径成像激光雷达旋转目标成像

合成孔径成像激光雷达是一种新的主动式有源成像系统,它的一个突出优势是可以获得比合成孔径雷达更高的分辨率,和更接近光学图片的效果.首先,概述了理想情况下旋转目标成像的基本原理,分析了合成孔径成像激光雷达的二维分辨率.然后,针对合成孔径成像激光雷达实验中遇到的实际问题,即不能实现理想转台,会引入平动使包络相位无法对齐,进而影响成像质量,甚至无法成像.给出包络对齐和初相校正的平动补偿方法.包络对齐利用脉冲之间的相关性进行对齐;初相校正以转台模型的理想转台中心的相位为基准实现相位的对齐.最后.给出实验系统框图、工作模式、实验参数设计和最终成像效果图,对比了包络对齐和初相校正的结果,验证了系统的有效性和平动补偿的必要性.     

关于合成孔径激光雷达成像研究

该文概述了合成孔径激光雷达(SAL)成像演示的国内外研究现状|分析了已有的SAL 成像图片质量、成像体制及总的研究进展等,并指出为满足最终用户需求,SAL 研究至少需要解决扩大成像视场和降低大气湍流影响等问题。同时呼吁相关研究者积极贡献室外合成孔径激光雷达成像实验研究数据,共同推动合成孔径激光雷达成像技术的发展。      

合成孔径激光雷达自适应成像技术

合成孔径激光雷达成像分辨率与成像距离无关,但在相同激光发射功率的情况下,合成孔径激光雷达的成像分辨率要求与成像距离要求是相互矛盾的。为解决这一问题,从合成孔径激光雷达成像的基本原理出发,给出了合成孔径激光雷达成像的方位分辨率与发射孔径的关系以及回波信噪比方程,分析了回波信噪比与成像距离、光源平均发射功率和发射孔径之间的关系。提出了一种合成孔径激光雷达自适应成像技术,成像系统根据回波信噪比自动调整发射孔径大小使回波信噪比限制在一定范围之内,以实现对远距离目标的大孔径低精度成像以及近距离目标的小孔径高精度成像。研究结果可以为合成孔径激光雷达的设计与应用提供一定的参考。     

星对星合成孔径激光雷达成像

随合成孔径激光雷达技术的发展,对人造卫星等空间远距离高速运动目标进行高精度成像成为可能.从合成孔径激光雷达的成像原理出发,理论分析了合成孔径激光雷达在星对星成像侦察中的成像距离、成像分辨率和成像速度等特性;研究了星对星合成孔径激光雷达成像侦察的特征;辨析了激光发射功率、脉冲重频、两星相对速度等参数对成像精度和成像距离的...     

Experimenttation system of synthetic aperture imaging lidar

Synthetic aperture imaging lidar is an active new imaging system, which can offer a finer azimuth resolution than the SAR system. An indoor system of synthetic aperture imaging lidar is given, which is a demonstration about synthetic aperture to image rotating objects. Firstly, the basic principle is introduced. Then, the basic method and key techniques are analyzed. After that an improved system is given with the transmitting and the receiving lens apart from each other which can eliminate the interference...     

合成孔径成像激光雷达高分辨的一维距离像

合成孔径成像激光雷达是一种新的主动式有源成像系统,其突出优势是可以获得比合成孔径雷达更高的分辨率,和更接近光学图片的成像质量.对激光波段的高分辨距离像进行了研究,介绍了合成孔径成像激光雷达一维距离像的室内实验系统,有效地对合成孔径成像激光雷达一维距离像进行模拟.首先,简述了一维距离像的成像原理.然后,分析了系统的关键技术,给出了系统框图和连接关系,并且针对激光调谐信号的非线性问题,利用多项式推导出非线性的激光信号表达式,提出了一种时域补偿高阶相位误差的补偿方法.最后,通过实验证明了所提方法可以有效地消除各个脉冲的非线性问题,并且表明所给实验系统的可行性.     

合成孔径激光雷达技术综述

合成孔径激光雷达具有大大高于微波合成孔径雷达的分辨力、能够进行远距离、大面积成像等多种优点,正成为国内外的研究热点,井逐渐走向工程化,以此为背景对合成孔径激光雷达技术进行了综述。首先分析了激光雷达的优缺点,说明了研制新体制激光雷达的重要性：介绍了合成孔径激光雷达国内外的技术进展,对其工作原理进行了较为详细的描述．并结合原理介绍了一个典型的合成孔径激光雷达系统;通过对国内现有技术条件的分析,讨论了我国目前研制合成孔径激光雷达的难点,并对其发展前景进行了展望。     

共孔径红外双色离轴全反射系统

以初级像差理论为基础,重点分析了离轴三反系统初始结构参量的确定方法。利用CODEV软件编译计算并生成离轴三反光学系统初始结构的人机交互程序。将红外双色复合成像和离轴全反射系统结合起来,设计了一种共孔径红外双色离轴全反射系统。该系统具有长焦距、大孔径、宽波段、平像场等特点,结构简单,像质优良,在航空航天领域具有广泛的应用前景。     

低脉冲重复频率合成孔径激光雷达成像

为提高合成孔径激光雷达(SAL)的分辨率,从激光脉冲调制与脉冲重复频率(PRF)的矛盾入手,提出了一种沿方位向放置多个望远镜接收的系统设计方法,利用空间自南度解决由于较低PRF带来的方位模糊问题.分析了SAL系统由于平台连续运动的影响(表现为多普勒频移项),提出了多普勒平移补偿方法.通过仿真实验验证了本文所提系统设计的...     

A fast approximate imaging algorithm for spaceborne synthetic aperture radar

A fast algorithm of azimuth processing for spaceborne aperture radar (SAR), which is called SPECAN algorithm, is proposed. Compared with general frequency algorithms, SPECAN has advantages in computation, memory and structure. SPECAN algorithm is very important for surveying real time processing of spaceborne SAR. The structure and special problems for SPECAN algorithm used in spaceborne SAR are mainly engaged in this paper. Finally, raw data of SEASAT-A satellite is used to verify the feasibility of SPECAN algorithm.     

光学综合孔径成像系统探测器采样研究

基于探测器采样原理,从空间域和频率域详细研究了探测器采样对光学综合孔径(OSA)成像质量的影响。在空间域,研究了OSA成像系统点扩散函数分布与探测器采样误差的关系;在频率域,基于探测器采样与光学传递函数的关系,研究了采样频率对OSA成像系统截止频率的影响,分析了成像系统欠采样的产生并进行了欠采样图像恢复仿真。实验结果表明,在OSA成像系统的设计中,要将探测器与光学系统适当匹配,才能获得最佳的图像性能。     

高分辨率合成孔径激光雷达的系统设计及算法研究的新进展

介绍了合成孔径激光雷达的基本原理和优缺点,简述了高分辨率合成孔径激光雷达的国内外研究进展。围绕成像分辨率和成像时间这两个关键指标,从系统设计和成像算法这两个角度分析了合成孔径激光雷达的发展趋势。分析表明利用参考通道的系统结构代替传统的单一通道的系统结构,可以降低激光器输出信号的非线性误差对成像分辨率的影响。在匹配参考通道的基础上,采用非匹配通道和成像算法在保证系统成像分辨率条件下,提高了合成孔径激光雷达系统的实用性。指出利用光学处理器的全光结构代替单纯依靠成像算法进行数据处理,是一种新颖的实现实时成像方法,是高分辨率合成孔径激光雷达的一个发展方向。进一步指出了在校正算法方面,有待进一步研究的问题。     

光学合成孔径一维旋转阵列多帧成像优化方法

为提高一维合成孔径阵列的成像分辨率,研究 利用旋转基 线的方式实现含相位误差情况下的一维阵列多帧成像与复原。首先比较不同子孔径数及排列 方式的优劣,确定合适的阵列结 构;然后通过旋转基线进行多帧成像,实现频谱在各方向上的覆盖;利用多帧维纳滤波进行 复原,以相关系数为评价准则, 并结合成像性能与效率在3种备选方案中确定理想的旋转方式;最后通过增加旋转次数,实 现频谱的重复覆盖,以消除考虑相 位误差对成像质量的影响。实验表明,以60°旋转5次成像时,一维三孔径阵列的活塞误差 容限为0.07,倾斜误差容限为 40μrad。本文提出的一维旋转阵列多帧成像方法可以在消除一 定相位误差影响的同时实现高清晰复原,具有较强的实用价值。