[发明专利]滑动聚束合成孔径激光成像雷达

说明书

技术领域

本发明涉及合成孔径激光成像雷达，特别是一种滑动聚束合成孔径激光成像雷达，激光雷达作直线运动的光学足迹以较慢的速度扫描被测目标平面内所关注的成像区域。最主要的特点和优点是改变激光雷达移动步进间隔和光学足迹移动步进间隔可以有效改变整个相位历程二次项的大小，从而进行合理的总体设计，具有重要应用价值。

背景技术

微波合成孔径雷达通常有两种主要工作模式，即条带扫描模式和聚束模式。在条带扫描模式中雷达直线运动，雷达向目标区平行发射波束和接收回波。在聚束模式中雷达作直线运动，雷达恒定指向被测目标平面内所关注的成像区域。后来发展了一种滑动聚束工作模式(参见J.Mittermayer，R.Lord，and E.Boerner，“Slidingspotlight SAR processing for TerraSAR-X using a new formulation of the extended chirpscaling algorithm，”Proc.IGARSS(Toulouse France)，pp 1462-1464(2003))，雷达作直线运动，其光学足迹以较慢的速度扫描被测目标平面内所关注的成像区域。滑动聚束模式相对于条带扫描模式具有较高的成像分辨率，而相对于聚束模式具有较短的目标照明驻留时间，具有突出的应用特点。

合成孔径激光成像雷达的原理来自于微波合成孔径雷达，国外实验室已经给出了条带模式的验证(参见M.Bashkansky，R.L.Lucke，F.Funk，L.J.Rickard，and J.Reintjes，“Two-dimensional synthetic aperture imaging in the optical domain，”OpticsLetters，Vol.27，pp1983-1985(2002)和S.M.Beck，J.R.Buck，W.F.Buell，R.P.Dickinson，D.A.Kozlowski，N.J.Marechal，and T.J.Wright，“Synthetic-apertureimaging ladar：laboratory demonstration and signal processing”Applied Optics，Vol.44，No.35，pp.7621-7629(2005))，也实现了机载的条带模式的合成孔径激光成像雷达试验(参见J.Ricklin，M.Dierking，S.Fuhrer，B.Schumm，and D.Tomlison，“Syntheticaperture ladar for tactical imaging，”DARPA Strategic Technology Office.)。

发明内容

本发明的目的在于基于微波的滑动聚束合成孔径雷达的工作模式，提出一种滑动聚束合成孔径激光成像雷达。滑动聚束合成孔径激光成像雷达相对于条带扫描模式合成孔径激光成像雷达具有较高成像分辨率，相对于聚束模式合成孔径激光成像雷达具有较短的目标照明驻留时间，特别是改变激光雷达移动步进间隔和光学足迹移动步进间隔可以有效改变整个相位历程二次项的大小，从而进行合理的总体设计。滑动聚束合成孔径激光成像雷达具有重要应用价值。

本发明的技术解决方案如下：

一种滑动聚束合成孔径激光成像雷达，其特点是包括一台合成孔径激光成像雷达，该合成孔径激光成像雷达由光学发射系统和光学接收系统构成，所述的光学接收系统具有消除回波波面像差的机构，光学发射系统具有照明光斑控制的相位二次项偏置机构，所述的合成孔径激光成像雷达作直线运动，在运动中光学发射系统发射具有一定发散度的发射信号光束，在被测目标平面形成一定直径的发射光斑；而光学接收系统具有一定的外差接收视场，在被测目标平面形成一定直径的可接收面积，发射光斑和可接收面积之小者为物面可成像面积即光学足迹，该光学足迹以较慢的速度扫描被测目标平面内所关注的成像区域，所述的发射光束与接收视场同轴同心，光束发散度和外差接收视场角相等。

所述的发射光学系统是空间相位偏置发射望远镜，所述的接收光学系统是离焦接收望远镜。

所述的空间相位偏置发射望远镜的构成包括从发射激光光束依次的望远镜入瞳、目镜、目镜后焦面、相位调制平板、物镜和望远镜出瞳，所述的望远镜目镜的焦距为f₁和物镜的焦距为f₂，所述的望远镜入瞳的平面位于所述的目镜的前焦面，所述的望远镜出瞳位于物镜的后焦面，目镜的后焦面和物镜的前焦面之间的距离为望远镜的离焦量：