[发明专利]合成孔径激光成像雷达非线性啁啾相位误差克服法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及合成孔径激光成像雷达，特别是一种合成孔径激光成像雷达非线性啁啾相位误差克服法及装置，主要是在合成孔径激光成像雷达中附加参考通道，测量啁啾非线性相位误差信号，通过计算传递到目标距离上，再与信号通道接收的外差信号进行匹配滤波，消除非线性啁啾相位误差，从而保证距离方向的成像分辨率。

背景技术

合成孔径激光成像雷达的原理取之于射频领域的合成孔径雷达原理，是能够在远距离取得厘米量级分辨率的唯一的光学成像观察手段，在距离方向合成孔径激光成像雷达采用啁啾即线性频率调制的激光和外差光电接收获得高分辨率成像，因此激光啁啾的非线性相位误差将严重影响距离方向成像分辨率。为了减弱或者克服激光啁啾非线性等相位误差降低成像分辨率的影响，国外提出了两种采用附加模拟传输光学通道进行啁啾非线性等相位误差补偿的方法：

一种方法(参见M.Bashkansky，R.L.Lucke，F.Funk，L.J.Rickard，and J.Reintjes，“Two-dimensional synthetic aperture imaging in the optical domain，”Optics Letters，Vol.27，pp1983-1985(2002))是直接对目标回波接收时间信号进行处理，即将参考通道的输出对信号通道的信号进行二次差频，使等效差频范围大为降低，从而可以忽略啁啾的非线性。

另一种方法(参见S.M.Beck，J.R.Buck，W.F.Buell，R.P.Dickinson，D.A.Kozlowski，N.J.Marechal，and T.J.Wright，“Synthetic-aperture imaging ladar：laboratory demonstration and signal processing”Applied Optics，Vol.44，No.3 5，pp.7621-7629(2005))是在信号解包络的相位域中进行处理，即首先在参考通道中计算出相位误差，然后传递到信号通道，通过数字计算在信号通道中实现信号的相位误差的消除。上述第一种方法的处理不需要直接求出相位误差，因此相对第二种方法在体系和算法上是十分简单的。

发明内容

本发明的要解决的技术问题在于克服上述现有技术的不足，提供一种合成孔径激光成像雷达非线性啁啾相位误差克服法及装置，以简单、可靠和有效地消除非线性啁啾相位误差，从而保证合成孔径激光成像雷达在距离方向的成像分辨率。

本发明的技术解决方案如下：

一种合成孔径激光成像雷达非线性啁啾相位误差克服法，包括下列步骤：

①在参考通道中，参考光学外差接收机探测本机振荡激光和参考延迟光路的回波激光输出光电子信号，依次经参考模数转换、解包络相位误差处理、快速傅立叶变换、相位移动处理、快速反傅立叶变换、包络化处理和快速傅立叶变换成像处理形成并输出参考像；

②在信号通道中，信号光学外差接收机探测本机振荡激光和目标回波激光信号输出光电子信号，依次经过信号通道模数转换和快速傅立叶变换成像处理形成并输出信号像；

③将快速傅立叶变换成像处理的参考像和快速傅立叶变换成像处理的信号像，进行卷积运算；

④然后经带通滤波后，输出聚焦的距离图像。

另一种合成孔径激光成像雷达非线性啁啾相位误差的克服法，包括下列步骤：

①在参考通道中，参考光学外差接收机探测本机振荡激光和参考延迟光路的回波激光输出光电子信号，依次经参考模数转换、解包络相位误差处理、快速傅立叶变换、相位移动处理、快速反傅立叶变换、包络化处理后将参考道的时间信号输入乘法器；

②在信号通道中，信号光学外差接收机探测本机振荡激光和目标回波激光信号输出光电子信号，经过信号通道模数转换后将信号道的时间信号输入所述的乘法器；

③在所述的乘法器中，对于参考通道输出的时间信号和信号通道输出的时间信号进行相乘运算；

④然后通过傅立叶变换成像运算器处理和带通滤波后，输出聚焦的距离图像。

实施上述第一方法的消非线性啁啾相位误差装置，其构成包括：

参考通道中，依次是：参考光学外差接收机、参考模数转换器、解包络处理器、快速傅立叶变换器、相位移动处理器、快速反傅立叶变换器、包络化处理器、第一快速傅立叶变换成像处理器到卷积运算器；

信号通道中，依次是：信号光学外差接收机、信号模数转换器、第二快速傅立叶变换成像处理器到所述的卷积运算器；

所述的卷积运算器接带通滤波器。