[发明专利]合成孔径激光成像雷达的光学成像处理装置

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的光学成像处理装置，特别是利用光学成像的方式实现合成孔径激光成像雷达目标回波信号的聚焦成像。

背景技术

合成孔径激光成像雷达(SAIL)的原理取之于射频领域的合成孔径雷达原理，是国外报道的能够在远距离取得厘米量级分辨率的唯一的光学成像手段。合成孔径激光成像雷达在实验室先后得到了验证【参见文献1：M.Bashkansky，R.L.Lucke,E.Funk,L.J.Rickard,and J.Reintjes，“Two-dimensional syntheticaperture imaging in the optical domain,”Optic Letters,Vol.27,pp1983-1985(2002),；文献2：W.Buell,N.Marechal,J.Buck,R.Dickinson,D.Kozlowski,T.Wright,and S.Beck，“Demonstrations of Synthetic Aperture Imaging Ladar，”Proc.of SPIE Vol.5791pp152-166(2005)，；文献3：周煜，许楠，栾竹，闫爱民，王利娟，孙建锋，刘立人，尺度缩小合成孔径激光雷达的二维成像实验，光学学报，Vol.31(9)(2011)，；文献4：刘立人，周煜，职亚楠，孙建锋，大口径合成孔径激光成像雷达演示样机及其实验室验证，光学学报，Vol.29(7):2030～2032(2011)】，2006年在美国国防先进计划局支持下的雷声公司和诺格公司分别实现了机载合成孔径激光雷达实验（无任何细节报道）【参见文献5：J.Ricklin,M.Dierking,S.Fuhrer,B.Schumm,and D.Tomlison,“Syntheticaperture ladar for tactical imaging,”DARPA Strategic Technology Office.】。2011年，洛马公司对1.6公里处的地面目标实现了机载合成孔径激光成像雷达成像实验【参见文献6：Brian W.Krause,Joe Buck,Chris Ryan,David Hwang,Piotr Kondratko,AndrewMalm,Andy Gleason“Synthetic Aperture Ladar Flight Demonstration，”】。合成孔径激光成像雷达的发射激光采用光频线性调制即啁啾调制，光电外差接收采用去斜解调方式即采用同样的啁啾发射激光作为外差本机振荡器光束，因此得到了在距离向包含距离信息和在方位向包含相位历程信息的回波差频信号。

在上述所有相关报道中【参见文献1、2、3、4、5、6】，回波信号的成像处理方式都是数字成像处理方式，即将光电接收和数字化之后的回波信号首先进行快速傅里叶变换实现目标距离向聚焦成像，然后将距离向聚焦成像后的信号采用空间的二次项匹配滤波实现目标的方位向聚焦成像。这两步在时间上有先后顺序，不能同时进行，然而，随着未来对星载和机载合成孔径激光成像雷达成像分辨率的提高以及实时成像处理的要求，雷达采集的数据量必然会大大增加，对数字成像处理方式的运算和传输速度提出了严峻的挑战。

发明内容

本发明要解决的问题在于提出了一种合成孔径激光成像雷达的光学成像处理装置，由于光学系统固有的并行处理能力，可以近似光速的速度实现目标距离向与方位向聚焦成像，缩短数据处理时间，从而实现实时图像信息获取，可以对卫星或无人机的航行和定向提供至关重要的决策信息，并具有很高的动态输出范围，可以减小对通信系统传输数据量和传输带宽的要求，可以实现集成化，有效减小系统的重量和体积，降低系统的功耗，因此未来在合成孔径激光成像雷达的数据处理中具有很大优势。

本发明的积技术解决方案如下：

一种合成孔径激光成像雷达的光学成像处理装置，特征在于其构成包括：数据复值处理与采集单元对存储在计算机中的合成孔径激光成像雷达（SAIL）目标回波信号数据进行复值处理与采集，形成液晶空间光调制器（LCSLM）的相位调制信号，所述的相位调制信号经由数据线加载到所述的液晶空间光调制器上；由激光器发出的光经过准直扩束单元形成宽束准直光波，所述的宽束准直光波照射到所述的液晶空间光调制器上，经过液晶空间光调制器相位调制后进入光学成像单元进行成像处理形成目标像，所述的目标像由成像接收及显示单元接收显示。