[发明专利]基于带通滤波的合成孔径激光成像雷达的光学处理器

说明书

技术领域

本发明涉及合成孔径激光成像雷达，特别是一种基于带通滤波的合成孔径激光成像雷达的光学处理器，利用滤波器完成带通滤波，然后同时实现雷达回波信号距离向、方位向聚焦，成像结果显示在光屏上。

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数据。目标面上每个点的回波数据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】，回波数据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数据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数据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。尤其是随着未来机载以及星载SAIL系统对回波数据量的大大增加，对上述数字处理技术提出了严峻的挑战。在先技术【文献7：孙志伟，职亚楠，孙建锋，周煜，侯培培，刘立人，合成孔径激光成像雷达的光学自聚焦成像装置与成像方法，发明专利，申请号：201410088151.7】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数据进行成像处理。对于强度型的合成孔径激光成像雷达回波信号，距离向傅里叶变换后在距离向频谱面上有三部分，正频、负频以及零频，但是方位向相位二次项匹配滤波过程中能够实现方位向聚焦的只有负频部分，另外，零频光强要远远强于负频光强，因此，不能实现聚焦的正频以及零频部分会严重影响成像结果的观察，但是，此发明专利并没有涉及正频以及零频部分的滤除。除此之外，由于此发明专利中光学成像结果较小，只能利用CCD接收成像结果再由计算机进行显示，成像过程较复杂。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提出了一种基于带通滤波的合成孔径激光成像雷达的光学处理器，首先利用带通滤波器对合成孔径激光成像雷达回波信号的零频、正频部分进行滤除，然后同时完成距离向、方位向聚焦成像，成像结果由光屏显示。

本发明的技术解决方案如下：