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.     

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。      

天基合成孔径激光雷达系统分析

介绍了国内外合成孔径激光雷达的研究现状,讨论了其技术体制、工作模式和光学系统特点。给出了一个用于空间目标观测的天基合成孔径激光雷达系统方案,并对其主要的性能指标和关键技术进行了分析。研究表明:天基合成孔径激光雷达可以在大前斜视角条件下,以高数据率对目标实现远距离高分辨率成像。     

合成孔径激光雷达

介绍了一种新体制的激光成像雷达棗合成孔径激光雷达,对它的成像基本原理、国内外研究进展和回波信号基本处理方法作了描述,介绍了它的关键技术和国内外技术差距,指出其在军事、科学研究、工业生产中都有广阔的应用前景.     

基于合成孔径激光雷达的目标探测

为了研究合成孔径激光雷达在目标探测中的应用,从建立合成孔径激光雷达的信号传输及回波模型出发,理论分析了合成孔径激光雷达回波信噪比、探测距离、合成孔径时间和解线性调频处理4个方面的特点与优点,并与一般相干体制的激光雷达以及合成孔径雷达进行了对比。结果表明,合成孔径激光雷达比一般相干体制雷达具有更高的回波信噪比和更远的探测距离,且相对于合成孔径雷达具有更快的成像速度。这一结果有助于合成孔径激光雷达应用于远距离目标探测、跟踪与快速预警。     

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, 并逐渐走向工程化, 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。     

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。     

合成孔径激光雷达

简要介绍了合成孔径激光雷达的基本原理和国内外研究现状，并分析了发展合成孔径激光雷达需要解决的关键技术。     

合成孔径激光雷达技术及现状

介绍了一种新体制激光雷达——合成孔径激光雷达,简述了它的工作原理,对比分析了它的优势,重点阐述了合成孔径激光雷达的关键技术及其面临的技术难题,同时也介绍了合成孔径激光雷达的研制现状,并对我国合成孔径激光雷达的研制提出了建议。     

逆合成孔径激光雷达回波信号特征分析

逆合成孔径激光雷达(inverse synthetic aperture ladar,ISAL)发射信号具有超短波长、超大带宽的特点,其回波对目标运动具有极强的敏感性,因而ISAL回波信号特征与常规ISAR回波有很大不同.建立了ISAL回波的精确模型,研究了由于目标运动引起的回波包络展缩、脉内多普勒和脉冲间多普勒效应,并给出了它们的近似方法及约束条件,仿真分析了目标在不同运动参数下回波信号的包络展缩、脉内多普勒效应对ISAL成像的影响,结果表明上述效应会造成图像的散焦,需要在成像中进行相应补偿.     

月面成像合成孔径激光雷达性能分析

合成孔径激光雷达（SAL）是一种高分辨率的主动式成像雷达,具有全天时、作用距离远的特点。以嫦娥一号绕月卫星平台为例,分析了基于月面成像的合成孔径雷达的若干问题。首先,详细推导了光外差探测信号的复数表达形式。然后,在光子受限状态下,运用统计光学原理,分析了探测信号的统计特性和信噪比。最后,基于绕月卫星平台,推导了SAL 系统的相关参数和探测器获得的单个像元光子数,论证了该系统在理论上的可行性。     

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。     

合成孔径激光雷达多通道扫描模式及成像方法

合成孔径激光雷达(SAL)受激光器件信号调制速 率的制约,导致了激光调制带宽和脉冲重复频率 (PRF)成为一对矛盾;同时,由于激光信号波长较短,造成波束 光斑脚印较小,限制了成像场景的幅宽。基 于此,本文提出了一种SAL多通道扫描工作模式下的成像方法。采用多通道体制,以空间采 样弥补时间采 样的不足,并采用空域滤波方法解决了多普勒模糊的问题;通过控制波束指向,使其周期性 的在不同子测 绘带之间扫描实现宽测绘带成像。针对扫描模式短孔径对宽场景成像易造成图像模糊的问 题,采用谱分 析(SPECAN)思想,将图像聚焦在方位频率域。仿真结果验证了本文算法的有 效性。     

匀速运动目标逆合成孔径激光雷达成像算法

由于逆合成孔径激光雷达（ISAL）发射信号具有超短波长、超大带宽的特点,在对匀速运动目标成像时,其回波信号存在色散效应,且目标散射点容易产生越距离单元徙动,利用传统的距离-多普勒成像算法将无法获取理想的ISAL图像。在对匀速运动目标回波精确建模的基础上,深入分析了由于目标运动引入的距离色散。提出利用分数阶Fourier变换（FRFT）补偿距离像色散,并对距离压缩后的回波信号进行预相干化处理,之后结合keystone变换消除目标散射点存在的越距离单元徙动,并最终实现对目标的高分辨成像。仿真实验验证了成像算法的有效性。     

强度编码合成孔径激光雷达原理与实验

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。由于传统线性调频模式受制于调频速率和非线性等因素,无法应用于高速运动平台。从合成孔径激光雷达原理出发,结合光通信调制手段,详细推导了强度编码合成孔径激光雷达编码压缩原理公式,并仿真验证了M序列应用于强度编码的压缩性能。通过对模糊函数推导与仿真,证明强度编码信号不存在多值性模糊和互耦合误差。搭建了基于光纤的强度编码距离向分辨率验证实验系统,选取长度1 023、码元宽度5 ns的M序列进行强度编码调制,利用2 000 m延时光纤进行了距离向验证。在考虑载波光幅值抖动的情况下,得到了0.787 5 m的距离向分辨率,精度误差5%。该文从理论与实验两方面证明强度编码合成孔径激光雷达的可行性,为工程实现提供了一定实践支撑。     

直视合成孔径激光雷达自补偿高速空间波前调制器

提出了一种直视合成孔径激光雷达的高速空间相位调制方法。将一束空间偏振光束分为两束同轴同心且正交偏振的光束。在交轨向,将两个光束调制成随时间正弦变化且变化方向相反的空间相位;在顺轨向,将两束光调制成具有符号相反曲率半径的相位,在慢时间轴上产生与目标顺轨向位置有关的空间二次项相位历程。此种调制方法,在顺轨向具有自动补偿抖动的功能,可以有效地防止平台抖动对成像的影响。     

合成孔径激光雷达下视三维成像构型及算法

传统激光三维成像均采用实孔径成像技术,其分辨率会随着作用距离的变远而降低。相比于实孔径成像,合成孔径成像的一个显著优势是沿航向的分辨率不随作用距离的变化而变化。基于合成孔径技术提出一种合成孔径激光三维成像雷达的工作模型。该系统采用激光泛光发射模式和多波束相干接收,首先,在高度向,采用大时宽带宽的线性调频信号,并利用解线频调技术实现高分辨率;其次,沿航向利用合成孔径技术频域压缩算法实现高分辨率,其中考虑到激光调频信号的长扫频周期,对于平台连续运动引入的多普勒平移项进行了补偿;在跨航向通过实孔径阵列实现高分辨率。最后,通过仿真实验验证了该系统的有效性。     

多发多收合成孔径激光雷达高分辨率宽测绘带成像

合成孔径激光雷达（SAL）是作为未来远距离高分辨率对地区域观测的理想方式。针对传统的单发单收合成孔径激光雷达系统中高分辨率和宽测绘带的矛盾导致测绘带宽窄的问题,提出一种多发多收合成孔径激光雷达工作体制,该体制工作在低PRF模式,保证了距离向测绘带的不模糊,在方位向采用了多通道技术,利用虚拟孔径和真实孔径结合实现了方位向的多普勒不模糊。通过自适应波束形成将多通道数据合成大带宽无模糊数据,实现高分辨率宽测绘带成像。首先简述了方位向多通道技术提高方位向分辨率的原理;随后提出了多发多收合成孔径激光雷达的工作体制,并且给出了该工作体制下的信号模型,针对低脉冲重复频率条件下的多普勒模糊问题,提出了基于自适应波束形成解模糊信号处理方法。最后,通过三发三收体制验证多发多收合成孔径激光雷达工作体制的可行性。