[发明专利]合成孔径激光成像雷达的光学成像系统与光学成像方法

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系统与光学成像方法，能够利用光学成像处理的方式实现不同探测距离下的合成孔径激光成像雷达照射目标的孔径合成成像。

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（SAR）原理，是国外报道的能够在远距离获得厘米量级分辨率的唯一的光学成像观察手段。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。目标面上每个点的回波信号相位距离向为与距离向快时间有关的线性项相位，方位向为与方位向慢时间有关的二次项相位。

2002年以来，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 synthetic aperture 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,“Synthetic aperture 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,Andrew Malm,Andy Gleason“Synthetic Aperture Ladar Flight Demonstration，”】。

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，需要相对较长的成像处理时间，另外，在合成孔径激光成像雷达中，根据探测目的，探测环境等因素要求，合成孔径激光成像雷达会以不同探测距离进行工作，因此回波信号的各个参数会随着雷达不同探测距离的改变而改变，在数字成像处理方式中，需要更改大量参量以适应雷达不同探测距离下的回波信号的成像处理。在先技术【文献7：孙志伟，职亚楠，孙建锋，周煜，戴恩文，刘立人，卢栋，许倩，合成孔径激光成像雷达的光学成像处理装置，发明专利，申请号：201210487193.9】中，提出利用光学成像的方式对合成孔径激光成像雷达的回波信号进行成像处理，但是，这种光学成像处理装置只能适应一种特定特定探测距离下的合成孔径激光成像雷达的回波信号的成像处理，如果对其它探测距离下的合成孔径激光成像雷达的回波信号进行成像处理的话，需要更改装置里的元件，成本较高，处理效率较低。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提出了一种合成孔径激光成像雷达的光学成像系统与光学成像方法，可以适应不同探测距离下的合成孔径激光成像雷达的回波信号的聚焦成像处理，是合成孔径激光成像雷达的重要的技术改进。

本发明的技术解决方案如下：