聚束非相干合成孔径激光成像雷达研究

反射层析激光成像雷达只能获得目标的二维轮廓像,不能对平面目标进行成像。报道了聚束模式下的非相干合成孔径激光成像雷达实验,在这种成像模式下,可以对二维平面目标进行图像重构。采用侧视观察的模式获取目标的角度-距离-强度信息,然后通过滤波反投影实现平面目标的图像重建,并进行了计算机仿真,证明了实验结果的正确性。该系统作为非相干合成孔径激光雷达的一种,实现了区别于目标轮廓的二维成像,具有一定的实际意义和使用价值。

合成孔径激光雷达成像技术研究进展

合成孔径激光雷达成像技术是一种能够突破光学系统衍射极限的主动光学成像技术,其概念来自工作在微波波段的合成孔径雷达,相比于合成孔径雷达,合成孔径激光雷达具有成像速度快、成像分辨率高以及能获取符合人眼感知的图像的优势,在远距离目标感知与识别中具有很高的潜在价值。本文从合成孔径激光雷达的工作原理出发,回顾和梳理了合成孔径激光雷达的主要关键技术的主要进展,包括合成孔径激光雷达的系统模型和基础理论、系统设计与架构、激光相位噪声抑制、运动补偿技术以及成像算法;同时对国内外重要的外场实验进展进行了总结。最后探讨了后续实现工程化所需面对的困难和挑战。

逆合成孔径成像激光雷达实包络成像算法

逆合成孔径激光成像雷达受激光调制技术以及回波相位信息易受大气湍流破坏的限制,采用常规的相位相干积累类方法得到目标二维高分辨图像很困难.针对这一情况,提出了一种基于逆Radon变换的实包络成像算法.利用回波距离脉冲压缩后的实包络信息,实现方位向的非相干积累,最终得到二维高分辨图像.通过该算法,成像系统可以使用非相干激光信号,在脉冲重复频率较低且存在大气湍流的情况下,也可以获得高质量的成像结果.仿真实验验证了此算法的有效性和优越性.

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。

激光雷达信号相位误差对合成孔径成像的影响和校正

针对合成孔径激光雷达(Synthetic Aperture Ladar,SAL),分析了信号相位误差对合成孔径成像的影响。建立了激光信号模型,分析了激光信号相干性对SAL方位分辨率的影响,给出通过本振信号延时处理保证相干性的解决方案。分析了LFM信号非线性失真对距离分辨率的影响,为同时解决激光LFM信号调制放大过程引入的脉冲间随机初相位问题,提出一种基于参考通道的LFM信号非线性失真和脉冲间随机初相位定标校正方法。给出了实验和仿真数据处理结果。

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。

机载合成孔径激光雷达关键技术和实现方案分析

该文介绍了机载合成孔径激光雷达的研究现状,分析了国内研究工作的主要问题和系统关键技术,并结合原理样机实例,提出了合成孔径微波SAR电子学技术和光学技术相结合的系统实现方案,同时分析了未来实用系统指标和技术途径,论述了机载合成孔径激光雷达的应用方向。

合成孔径激光雷达

介绍了一种新体制的激光成像雷达——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。

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。

合成孔径激光雷达系统建模及仿真研究

合成孔径激光雷达利用激光信号的大带宽和短波长,能够实现对目标的超高分辨成像,已经成为国内外研究的热点问题。分析了合成孔径激光雷达的成像原理,建立了相应的数值仿真模型,模型考虑了雷达的输出功率、作用距离等各种因素对雷达性能的影响,并对成像结果进行了仿真,客观地反映合成孔径成像激光雷达在不同条件下应该探测的结果,有助于实验系统的方案设计和性能改进。

激光雷达相干成像原理及其研究的若干问题

总结了激光雷达相干成像技术研究现状和进展,根据激光相干成像一般原理,针对2种最新激光雷达即距离高分辨多普勒和合成孔径相干成像技术,给出其系统技术框架和成像效果。分析了激光雷达相干成像特点及系统设计所必须解决的技术难点,指出解决问题的方案和注意问题,为我国进一步开展空间、空中和地基平台激光雷达相干成像试验研究和理论仿真奠定预先技术支持。

主动成像激光雷达

主动成像激光雷达由系统本身提供照明,不必再依赖太阳角,可全天候工作,具有远距离、高分辨率、三维成像能力。特别是具有目标探测、识别和辨识等方面的超强能力,战场上在预警、信息获取、目标监视和侦查方面有很重要的应用。介绍了两种不同体制主动成像激光雷达:一种是采用相干成像合成孔径红外激光雷达,另一种是采用孔径平面散斑强度信息成像激光雷达。阐述了两种不同体制主动成像激光雷达的原理、特点和研究现状,并对其关键技术和应用前景进行了简要的分析。

一种机载合成孔径成像激光雷达聚束模式成像算法

合成孔径成像激光雷达是一种新的主动式有源的成像系统,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,在理想条件下分析了调频连续波的信号模型,推导出在连续波系统聚束模式下一种适用于机载合成孔径成像激光雷达系统的频率变标算法。然后,使用傅里叶变换法对符合von Karman谱的随机相位屏模拟大气湍流,并分析了Fried参量和合成孔径长度之间的关系。最后,仿真说明真空中采用方位预处理可以消除图像重影,并且补偿多普勒频移项可以消除8.6～9.3dB的能量损失和使图像散焦的现象。而在有大气影响时,合成孔径长度的选择小于Fried参量时,图像方位向可以良好聚焦。

直视合成孔径激光成像雷达滑动聚束模式下图像信噪比研究

用15m的平行光管模拟远场条件对直视合成孔径激光成像雷达(SAIL)的滑动聚束模式进行了研究。基于单点目标回波收集方程,分析了滑动聚束的信噪比特性,理论和实验证实滑动聚束模式可以通过延长有效采集时间长度的方式提高信噪比。

非相干合成孔径激光成像雷达：体系结构和算法

基于计算机层析投影成像原理,提出了非相干合成孔径激光成像雷达(SAIL)概念以及体系结构和算法,给出了详细的原理说明和数学分析,特点是信号收集和数据处理的技术难度低。该激光雷达包含三种工作模式即传统的聚束模式,逆聚束模式和层析聚束模式,具有两种传感方式即距离分辨成像和多普勒频移成像,提供多种维度变换成像,不仅可用于平面目标的距离或多普勒分辨二维成像,也可实施三维物体的距离分辨三维层析成像以及深度压缩的距离分辨和多普勒分辨二维成像。该雷达结构简单且具有操作多样性,扩展了合成孔径激光成像雷达的应用范围。

聚束模式合成孔径激光雷达实验演示

采用线性调波长的1.55μm光纤激光和一个控制照明光束方向的旋转平面镜,建立了聚束模式合成孔径激光雷达(SAL)成像演示实验室装置。该装置运转稳定,能够产生与其成像理论预期完全相符的高分辨率成像。给出了典型的聚束模式SAL高分辨率成像结果,包括合作目标成像、非合作目标成像、对同一目标的持续跟踪成像以及相干叠加成像与非相干叠加成像。

合成孔径激光成像雷达(Ⅳ):统一工作模式和二维数据收集方程

提出了合成孔径激光成像雷达(SAIL)的一种统一的工作模式,即激光雷达运动的同时进行光束扫描。同时推导了点目标激光雷达方程,据此还定义了SAIL二维数据收集方程,二维数据收集方程组是合成孔径激光雷达的数据产生和收集过程中的完整数学表达,并给出了统一模式的二维数据收集方程。从统一工作模式可以分解出条带扫描模式、聚束模式、滑动聚束模式和光束扫描模式,及其相应的简化二维数据收集方程。上述的光束扫描模式是一种激光雷达和被观察面之间相对静止而只采用光束扫描实现孔径合成成像的新方法,具有特殊的应用范围。

基于散斑抑制的合成孔径激光成像雷达的结构和工作模式

目标漫反射产生的激光回波散斑效应严重影响合成孔径激光成像雷达(SAIL)的成像质量。在体系结构上提出了抑制散斑效应的系统性解决方案,建立了SAIL结构和工作模式设计的理论基础。研究了SAIL中与目标分辨单元尺寸、啁啾波长变化、目标相关性质和接收面光强随机分布有关的散斑统计特性。定义了SAIL光学接收天线的散斑孔径积分场复相干函数,它是天线孔径相关函数和目标分辨单元相关因子的卷积,其宽度就是可实现的孔径合成长度,给出了实现较大的孔径合成长度的发射口径、接收口径和实际孔径合成长度的设计原则,发现和分析了由啁啾散斑移动产生的拍频信号波动。最后建议采用滑动聚束模式来有效使用散斑效应造成较短的孔径合成尺度,因为其光束扫描宽度对SAIL移动距离有放大作用。同时也提出了具有多发射机/多接收机的多通道结构以提高回波散斑光场的探测率。

多通道逆合成孔径激光雷达成像探测技术和实验研究

合成孔径激光雷达是实现计算成像的一种重要途径。首先,介绍了多通道逆合成孔径激光雷达(ISAL)样机、成像探测实验及信号处理方法。然后,阐述了样机系统组成和关键技术解决途径。接着,利用基于一发多收脉冲体制和全光纤光路的相干激光雷达样机,给出了地面运动车辆目标的成像探测实验结果。最后,在收发扩束宽视场条件下,验证了多通道ISAL的高分辨率成像能力和顺轨干涉运动补偿成像方法的有效性。

菲涅耳望远镜全孔径合成成像激光雷达：原理

提出了一种菲涅耳望远镜全孔径合成成像激光雷达的概念,原理基于对目标进行同轴同心相位二次项偏振正交双光束扫描的光电数据收集以及光学和数字计算空间复相位解调的图像重构。具有两种工作模式即目标移动而光束一维扫描和目标静止而光束二维扫描,能够实现目标超光学分辨率极限的二维成像并具有三维成像能力。由于实施了空间对时间的传输信号转化并且采用了同轴光束相干探测和复数相位合成,提高了接收灵敏度和成像信噪比,大大降低了大气对于激光传输的影响,允许使用低质量的接收光学系统从而能大大增加接收光学口径而降低激光发射功率,由于使用了光桥接器使得整体光、电、机械结构更加简单。给出了详细原理叙述和数学分析。