[发明专利]合成孔径激光成像雷达的多子孔径光学接收天线系统

说明书

技术领域

本发明涉及合成孔径激光成像雷达，是一种合成孔径激光成像雷达的多子孔径光学接收天线系统，在结构上把一个光学天线孔径分解成多个形状和尺寸相同的子孔径，然后采用相应的多光电探测器和处理器作多子孔径通道的接收和图像处理，多子孔径通道的图像通过数字复合器采用非相干叠加的方式产生最终的成像输出。本发明能够实现大口径光学天线所具有的接收较大回波能量的优点，同时也能够实现子孔径光学天线所具有的较大外差接收视场的特点，因此可以解决大口径光学天线外差接收视场较小与小口径光学天线接收能量较低之间存在的矛盾，由于光学接收孔径增大也有利于减弱目标回波的激光散斑效应。多子孔径光学接收天线系统在结构上也很容易与发射光学天线组合成一个同轴的合成孔径激光成像雷达光学接收/发射天线系统。

背景技术

合成孔径激光成像雷达(光学SAR)的原理取之于射频领域的合成孔径雷达(SAR)原理，是能够在远距离得到厘米量级分辨率的唯一的光学成像观察手段，由于光频率高于微波频率大约六个数量级，因此实施方法和关键技术完全不同。合成孔径激光成像雷达的天线采用光学望远镜，光学天线用于激光光束发射时其发散角相当于天线口径的衍射角，光学天线用于光学外差接收时其接收视场角也相当于天线口径的衍射角，因此在一般情况的设计下光学接收天线与光学发射天线的口径相同(参考文献1，2，3，4，5)或者为同一个望远镜系统。合成孔径激光成像雷达的发射激光发散角和外差接收视场角共同作用在目标面上的尺度或者面积称为光学足址。

合成孔径激光成像雷达的设计上一般需要实现尽量大的光学足址，并且获得尽量大的目标回波能量，前者要求光学天线的孔径足够小，而后者要求光学天线的孔径足够大，因此光学天线口径大小的选择在光学足址和回波接收能量之间存在内在矛盾。应当注意，合成孔径激光成像雷达在数据收集过程中激光散斑效应将造成目标点回波的附加相位和振幅波动，严重影响成像质量，而减弱散斑效应的重要途径是增大接收孔径的尺度，这又与大光学足址的需求产生矛盾。因此需要发明一种方案，其具备大能量接收能力和减弱散斑效应的等效大尺度光学接收天线孔径，但是同时具有小尺度光学天线孔径的大的外差接收视场角。

下面是现有的有关参考文献：

(1)A.E.Siegman，The antenna properties of optical heterodyne receivers，Proceedings ofThe IEEE，1966，54(10)，1350-1356.

(2)R.L.Lucke，M.Bashkansky，J.Reintjes，and F.Funk，Synthetic aperture ladar(SAL)：fundamental theory，design equations for a satellite system，and laboratorydemonstration，NRL/FR/7218-02-10，051，Naval Research Laboratory，Dec.26，2002.

(3)刘立人，合成孔径激光成像雷达(I)：离焦和相位偏置望远镜接收天线[J]，光学学报，2008，28(5)：997-1000.

(4)刘立人，合成孔径激光成像雷达(II)：空间相位偏置发射望远镜[J]，光学学报，2008，28(6)：1197-1200.

(5)刘立人，合成孔径激光成像雷达(III)：双向环路发射接收望远镜[J]，光学学报，2008，28(7)：1405-1410.

发明内容

本发明的目的在于提供一种合成孔径激光成像雷达的多子孔径光学接收天线系统，

本发明能够实现大口径光学天线所具有的接收较大回波能量的优点，同时也能够实现子孔径光学天线所具有的较大外差接收视场的特点，因此可以解决大口径光学天线外差接收视场较小与小口径光学天线接收能量较低之间存在的矛盾，由于光学接收孔径增大也有利于减弱目标回波的激光散斑效应。多子孔径光学接收天线系统在结构上也很容易与发射光学天线组合成一个同轴的合成孔径激光成像雷达光学接收/发射天线系统。

本发明的技术解决方案如下：