[发明专利]聚束模式直视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，是一种聚束模式直视合成孔径激光成像雷达。原理上采用光学偏转器使得直视合成孔径激光成像雷达作直线运动时其光学足址固定指向所关注的目标区域，同时直视合成孔径激光成像雷达内部的顺轨向柱面透镜在顺轨向作同步移动，在光学足址相对静止状态下产生顺轨向相位二次项波前移动，得到目标的相位二次项历程。在交轨向仍然保留直视合成孔径激光成像雷达获得目标横向距离线性相位调制项的方法。目标成像算法采用传统的交轨向傅立叶变换聚焦和顺轨向共轭相位二次项匹配滤波聚焦算法。比较条带扫描模式的直视合成孔径激光成像雷达，本发明的聚束模式直视合成孔径激光成像雷达对于目标的作用累积时间和孔径合成距离可以达到数量级的增加，因此具有很高的系统接收灵敏度和可很大提高的顺轨向成像分辨率，特别适合于大光学足址和远距离应用。

背景技术

合成孔径激光成像雷达的原理取之于射频领域的合成孔径雷达原理，是能够在远距离得到厘米量级成像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有两种原理结构(参考文献1)，一种是侧视合成孔径激光成像雷达，另外一种是直视合成孔径激光成像雷达。直视合成孔径激光成像雷达具有明显的特点和优点，包括：非常有效的降低了大气、运动平台、光雷达系统本身等相位干扰的影响；照明光斑可以很大，接收口径可以很大，因此能够获得较大的光学足趾和较强的回波接收功率；允许使用低质量的接收光学系统；不需要光学延时线；直视激光照射和接收下目标的反射率高；采用直视观察成像无阴影。

传统的射频波段的合成孔径雷达通常有两种工作模式：一种是条带扫描模式，另外一种是聚束模式。聚束模式的优点是具有较高的成像分辨率,因此得到了广泛应用。至今已经发展了条带扫描模式的直视合成孔径激光成像雷达(参考文献1－5)，但是还没有聚束模式的直视合成孔径激光成像雷达。

下面是现有的有关参考文献：

(1)Liren Liu,Coherent and incoherent synthetic-aperture imaging ladars and laboratory-space experimental demonstrations,Appl.Opt.,52(4):579-599,(2013).

(2)刘立人,直视合成孔径激光成像雷达原理，光学学报，2012,32(9):0920002-1～8.

(3)刘立人，自干涉合成孔径激光三维成像雷达原理,光学学报，2014,34(5):0528001-8.

(4)栾竹，孙建锋，职亚楠，周煜，王利娟，刘立人，直视合成孔径激光成像雷达模拟远场条件下的二维成像实验,光学学报，2014，34(7):0710003.

(5)Zhu Luan,Jianfeng Sun,Yu Zhou,Lijuan Wang,Mei Yang and Liren Liu,Down-Looking Synthetic Aperture Imaging Ladar Demonstrator and its Experiments over 1.2 km Outdoor,Chinese Optics Letters,2014,12(11).

发明内容

本发明的目的在于进一步发展直视合成孔径激光成像雷达，提供一种聚束模式直视合成孔径激光成像雷达，该聚束模式直视合成孔径激光成像雷达对于目标的作用累积时间和孔径合成距离可以达到数量级的增加，因此具有很高的系统接收灵敏度和大幅度提高顺轨向成像分辨率，特别适合于大光学足址和远距离应用。

本发明的技术解决方案如下：

一种聚束模式直视合成孔径激光成像雷达，其特点在于由发射端、接收端和光学偏转器构成，所述的发射端包括激光光源、发射偏振分束器、左臂交轨向柱面透镜、左臂交轨向柱面透镜交轨向驱动器、左臂孔径光阑、左臂顺轨向柱面透镜、左臂顺轨向柱面透镜顺轨向驱动器、右臂交轨向柱面透镜、右臂交轨向柱面透镜交轨向驱动器、右臂孔径光阑、右臂顺轨向柱面透镜、右臂顺轨向柱面透镜顺轨向驱动器、发射偏振合束器和发射主镜；所述的接收端包括接收望远镜、偏振干涉自差同相和90°相移双通道光电接收机、AD变换器、复数化转换器、图像处理和系统控制计算机；所述的光学偏转器使所述的发射端和接收端都指向目标；