[发明专利]一种逆合成孔径激光雷达成像振动相位误差估计装置与方法

说明书

本发明公开了一种逆合成孔径激光雷达成像振动相位误差估计装置与方法，包括：激光器系统，多通道信号接收系统，多通道数据采集系统，数据处理系统，信号发射器，分束器和探测器，多通道信号接收系统构成了一种V型结构的基线，其振动相位误差估计方法是，在基线方向由两条基线上对应序号的天线互相干涉提取干涉相位，由几何关系和目标运动速度计算得到振动相位误差梯度，在时间上积分得到振动相位误差，最后在基线空间方向上进行平均计算得到估计振动相位误差，用估计得到的振动相位误差对原始数据进行补偿成像，提高逆合成孔径激光雷达成像质量，降低振动误差对成像质量的影响。

技术领域

本发明属于逆合成孔径激光雷达(Invers Synthetic Aperture Ladar，ISAL)成像系统设计与数据处理领域，具体涉及一种优化基线结构的干涉逆合成孔径激光雷达(Interferometry Invers Synthetic Aperture Ladar，InISAL)的系统设计与成像数据处理方法。

背景技术

合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar，SAR)在应用于运动目标成像而雷达系统相对于目标静止的场景下又被称为逆合成孔径雷达(Invers Synthetic ApertureRadar，ISAR)。随着成像分辨率的需求不断提高和激光器技术的蓬勃发展，ISAR在光学波段的推广ISAL成像系统的应用脚步不断加快。在远距离目标成像中，为了获取系统的振动相位误差和目标三维特征信息，干涉成像的理念被引入到ISAL成像系统中。

目前国内外有多个单位开展了合成孔径激光雷达(Synthetic Aperture Ladar，SAL)的室内验证工作和室外机载实验工作。

国外具有代表性的是：美国Firepond激光雷达系统(Alfred B.Gschwendtner，William E.Keicher.Development of Coherent Laser Radar at Lincoln Laboratory[J].lincoln laboratory journal，2000.)；2006年美国Raytheon公司机载SAL成像实验(JRicklin，B Schumm，M Dierking，Synthetic Aperture Ladar for Tactical Imagingoverview[C].The 14th Coherent laser radar conference(CLRC)，Snowmass，Colorado，USA，July，8-13，2007；2011年美国洛马公司1.6km机载SAL实验(Brian Krause，JosephBuck，Christopher Ryan，et al.Synthetic Aperture Ladar Flight Demonstration[C].Optical Society of America/Conference on Laser and Electro-optics(OSA/CLEO)，2011)。

国内目前中科院电子所、中科院上光所等单位也开展了大量有关SAL/ISAL的理论和实验研究工作，对InISAL的研究工作大部分还处于理论阶段，胡炬等人对InISAL成像系统的振动相位误差进行了仿真分析(Xuan H，Daojing L.Vibration phases estimationbased on multi-channel interferometry for ISAL[J].Applied Optics，2018，57(22)：6481-6490.)，提出了一种基于正交基线干涉处理的ISAL振动相位误差估计方法，通过M个接收通道使基线构成正交形式，并在相同视角和相同距离上进行M次观察。原理上，如果目标不存在振动，每次观测结果应该相同，若目标有振动，每两次观测所获得的目标回波的干涉相位就是振动相位误差的差分值，经过时间和空间的拼接对振动误差模型的系数进行估计得到完整成像观测时间内的的误差观测结果，并利用微波InISAR数据验证了其误差估计方法的有效性。