[发明专利]机载合成孔径激光雷达系统及成像方法

权利要求书

1.一种机载合成孔径激光雷达系统，包括激光单元、微波单元、数据采集和记录器AD、稳定平台、位置和姿态测量系统POS，其特征在于，

所述的激光单元用于激光信号的产生、发射和接收，其进一步包括激光光源、发射端光纤放大器和接收端光纤放大器、激光相位调制/解调器；所述的微波单元用于微波信号的产生、发射和接收以及系统时序控制，其进一步包括接、频率源和定时器、线性调频信号产生器或者编码信号产生器、相干调制/解调器；

所述的数据采集和记录器AD，用于解调后微波信号的采集和记录；

微波单元在频率源的激发和定时器的控制下产生宽带信号和中频信号，并通过相干调制器将宽带信号调制到中频信号上，利用激光相位调制器将该调制后的微波中频信号调制到激光光源产生的激光信号频段，生成激光发射信号，通过由定时器的选通脉冲控制的光纤放大器放大并发射出去，发射的同时耦合部分功率的激光发射信号进入接收端，接收端收到的激光回波信号和发射耦合信号通过光纤放大器放大，利用激光相位解调器和激光光源解调出微波中频信号，该信号经过接收机接收后，通过相干解调器利用中频信号正交解调出宽带信号的IQ两路到数据采集和记录设备，完成AD转换和记录；

所述稳定平台用于整个系统的承载、载机振动隔离和激光波束指向控制；

所述位置和姿态测量系统POS采用通用的位置和姿态测量系统，其数据用于实际激光回波信号的初校正。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，该系统采用脉冲压缩体制，选择线性调频信号或相位编码信号，以获得高距离分辨率所需的宽带信号波形。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，当使用线性调频信号时，该宽带信号利用SAR常用的电路产生，并相干调制到微波中频信号上，当使用相位编码信号时，由编码产生器电路产生的相位编码信号直接作用于激光相位调制器，在激光载波上产生相位编码信号。

4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，利用所述的AD进行数据采集时，将发射信号耦合记录形成参考信号，同时完成随机初始相位校正使微波源和激光源相干。

5.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述的激光单元通过载机平台机腹下的窗口直接倒挂在所述的稳定平台上，实现其在舱外机腹下的侧视工作能力；稳定平台用于隔离载机平台在飞行作业时由于气流和飞行不稳定的姿态变化导致的误差和实现对高频振动的机械减振作用，同时保证激光波束的指向稳定。

6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，对利用所述的稳定平台减振后的残余振动采用频域滤波处理，消除其对成像的影响。

7.如权利要求5所述的机载合成孔径激光雷达系统，其特征在于，对所述的频域滤波处理后的剩余带宽，通过子带成像处理和子带图像非相干累积提高信噪比，并抑制相干斑。

8.如权利要求1至7任一项所述的系统，其特征在于，该系统在成像处理时，所述的成像方法为RD算法，当非正侧视回波信号有距离走动时，在使用POS数据的基础上用KEYSTONE变换进行距离徙动校正。

9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，当回波和发射信号距离较近时，用于系统定标的耦合发射信号的记录在回波后实施，当前时刻记录的耦合信号用于对下一个重复周期回波信号的定标。

10.如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述的微波单元还包括接收机低噪声放大器LNA，用于接收微波信号同时实现微波信号的低噪声放大。