摘要：合成孔径激光雷达成像技术是一种能够突破光学系统衍射极限的主动光学成像技术,其概念来自工作在微波波段的合成孔径雷达,相比于合成孔径雷达,合成孔径激光雷达具有成像速度快、成像分辨率高以及能获取符合人眼感知的图像的优势,在远距离目标感知与识别中具有很高的潜在价值。本文从合成孔径激光雷达的工作原理出发,回顾和梳理了合成孔径激光雷达的主要关键技术的主要进展,包括合成孔径激光雷达的系统模型和基础理论、系统设计与架构、激光相位噪声抑制、运动补偿技术以及成像算法;同时对国内外重要的外场实验进展进行了总结。最后探讨了后续实现工程化所需面对的困难和挑战。

摘要：合成孔径激光雷达采用激光作为信号载波,通过合成孔径技术实现高分辨率成像.由于激光波长较短,平台的振动将对激光雷达图像质量产生影响.基于成对回波理论,针对平台角振动对合成孔径激光雷达影响进行分析,详细推导角振动影响引起的成对回波的解析表达式,其影响表现为成对的虚假目标并且加窗压低旁瓣的处理方法对成对回波是无效的.最后通过仿真验证了分析结果,该结论为合成孔径激光雷达系统总体分析与设计提供了理论依据.

摘要：合成孔径激光雷达是合成孔径技术在激光相干探测雷达领域的推广,相比传统合成孔径雷达具有更高的分辨率。相比机载、陆基等应用环境,空间没有大气湍流和机械振动,非常适合合成孔径激光雷达应用,而合成孔径激光雷达本身分辨率不随距离变化的优点,也利于空间大尺度距离探测。建立了对非合作目标进行高分辨率成像监测天基合成孔径激光雷达成像模型,对系统中关键参数进行分析,针对地球静止轨道上的目标进行了系统设计,提出系统实现工程化需要进一步突破的关键技术。结合理论分析,设计了缩比模型验证实验,利用转台模拟空间卫星间运动,得到了方位向分辨率1 mm的目标图像,证明了系统分析的合理性和该系统的实用性,对天基合成孔径激光雷达技术的推广具有一定意义。

摘要：本文研究了目标表面粗糙对回波信号探测的影响,通过蒙特卡罗方法建立一维和二维目标高斯随机粗糙面模型,并对目标回波信号的探测过程进行仿真,研究目标表面粗糙对中频信号的影响.还进行了粗糙面和光滑面两组光外差探测实验,验证目标粗糙对合成孔径激光雷达回波信号严重的"退相干"效应.同时,采用数字波前分析仪对探测器处本振光和信号光波前分别进行检测,检测结果与仿真一致,证明粗糙面回波相位畸变严重.文中研究结果对设计光源参数、接收系统参数以及评估系统作用距离奠定基础,为合成孔径激光雷达系统设计提供定量参考.

摘要：合成孔径激光雷达成像分辨率与成像距离无关,但在相同激光发射功率的情况下,合成孔径激光雷达的成像分辨率要求与成像距离要求是相互矛盾的。为解决这一问题,从合成孔径激光雷达成像的基本原理出发,给出了合成孔径激光雷达成像的方位分辨率与发射孔径的关系以及回波信噪比方程,分析了回波信噪比与成像距离、光源平均发射功率和发射孔径之间的关系。提出了一种合成孔径激光雷达自适应成像技术,成像系统根据回波信噪比自动调整发射孔径大小使回波信噪比限制在一定范围之内,以实现对远距离目标的大孔径低精度成像以及近距离目标的小孔径高精度成像。研究结果可以为合成孔径激光雷达的设计与应用提供一定的参考。

摘要：合成孔径激光雷达(SAL)能实现远距离目标的高分辨率成像。然而,由于所用激光波长很短,SAL系统中微小机械振动都可能在目标回波信号中引入巨大相位误差,所以,SAL很难实现稳定的相位史数据,高分辨率SAL图像的形成往往要应用额外的相位误差消除技术,特别是相位梯度自聚焦(PGA)技术。演示了一个运转良好的条带模式SAL实验室成像装置。采用一台1 550 nm波段的线性调波长激光器作为探测光源,该装置能够形成聚焦良好的高分辨率图像。通过细致的系统设计,基本抑制了在回波信号中产生相位误差的各种振动。该装置产生的相位史数据非常稳定,高分辨率图像的形成仅需简单遵照标准的SAL成像理论,无需额外借助PGA。采用点目标定标,测量得到该成像装置的方位和距离分辨率接近其理论估计。详细给出了2.4 m距离上多种目标的良好聚焦图像及相应的稳定相位史数据。

摘要：根据线性调频信号的特点和光外差探测的原理,推导了合成孔径激光雷达外差探测的输出信号表达式。针对点阵目标模拟了条带工作模式时的数据图像,先对距离向进行傅里叶变换后校正剩余视频项,再对方位向进行相关运算,进而实现了目标图像的重构。推导得到了目标图像在距离向和方位向的解析表达式,分析了目标图像在距离向和方位向的强度分布曲线的特点及其对成像的影响。分析了影响图像分辨率的因素和改进方法,为优化算法和系统设计提供了参考。

摘要：随合成孔径激光雷达技术的发展,对人造卫星等空间远距离高速运动目标进行高精度成像成为可能。从合成孔径激光雷达的成像原理出发,理论分析了合成孔径激光雷达在星对星成像侦察中的成像距离、成像分辨率和成像速度等特性;研究了星对星合成孔径激光雷达成像侦察的特征;辨析了激光发射功率、脉冲重频、两星相对速度等参数对成像精度和成像距离的影响。初步设计了工作波段、天线尺寸、信号带宽、脉冲重频等星对星合成孔径激光雷达成像侦察系统的主要工作参数。研究表明,合成孔径激光雷达具有成像距离远、成像分辨率高和成像速度快等特点,能够满足星对星成像侦察高精度、实时、快速的要求。

摘要：设计了一个实时数据采集的逆合成孔径激光雷达成像系统。该系统使用基于连续m序列相位调制方案,采用功率为2 W、波长为1550nm的激光对33.5m外的转动目标进行成像。距离-多普勒域成像结果清晰地再现了目标特征。成像示例中,距离向分辨率和正交距离向分辨率分别为18cm和1.576kHz。

摘要：合成孔径激光雷达利用激光信号的大带宽和短波长,能够实现对目标的超高分辨成像,已经成为国内外研究的热点问题。分析了合成孔径激光雷达的成像原理,建立了相应的数值仿真模型,模型考虑了雷达的输出功率、作用距离等各种因素对雷达性能的影响,并对成像结果进行了仿真,客观地反映合成孔径成像激光雷达在不同条件下应该探测的结果,有助于实验系统的方案设计和性能改进。