合成孔径激光雷达技术及现状 图文.doc

合成孔径激光雷达技术及现状_图文:1001—893X(200802-0001-05合成孔径激光雷达技术及现状搴陈文英,陈玲(南京电子技术研究所,南京210013摘要:介绍了一种新体制激光雷达——合成孔径激光雷达,简述了它的工作原理,对比分析了它的优势,重点阐述了合成孔径激光雷达的关键技术及其面临的技术难题,同时也介绍了合成孔径激光雷达的研制现状,并对我国合成孔径激光雷达的研制提出了建议。关键词:合成孔径激光雷达;多普勒频移;相干探测;成像中图分类号:TN958。98文献标识码:ASyntheticApertureLaserRadar(SALTechnologyanditsPresentStatusCHENWen—ring,CHEN厶愕(NanjingResearchInstituteofElectronicsTechnology,Nanjing210013,ChinaAbstract:Thesyntheticaperturelaserradar(-erationprincipleisdescribedbriefly,,andsuggesstionsforde-:syntheticaperturelaserradar(SAL;DopplerfrequencyshiR;coherentdetection;imaging1引言激光雷达是一种高灵敏度雷达,它分辨率高、隐蔽性好、体积小、重量轻、抗干扰能力强、对多路径效应不敏感,能探测隐身飞机、潜艇、生化战剂等。但激光雷达波束窄,不适于大面积搜索;受大气和气象影响大,难以搜索和捕获目标;其空间分辨率受光学口径的限制,并随着距离的增加而下降。因此,一种新体制激光雷达——合成孔径激光雷达(SAL应运而生,并很快显示出了广阔的应用前景。本文主要介绍合成孔径激光雷达的关键技术、面临的技术难题以及研制情况,对我国合成孔径激光雷达的研究具有一定的参考价值。(合成孔径雷达类似,只是发射的信号不同,它在方位向通过合成孔径原理来实现高分辨,在距离向通过脉冲压缩原理来实现高分辨。SAL图像的分辨率也分为方位向分辨率和距离向分辨率,根据合成孔径原理,其方位向分辨率由方位向合成孔径长度决定,理论上可推导方位分辨率为天线方位口径长度(D的一半,即P。=D/2;而距离向分辨率由雷达发射的激光信号带宽(鳓决定,即P,=c/B,C为光速。由此可知:(1因SAL的方位分辨率等于实际天线孔径的一半,而激光雷达的天线口径可远远小于微波雷达・收稿日期:2007—08—23;修回日期:2007—12—,因此,SAL可得到比微波合成孔径雷达更高的方位分辨率;(2分辨率和波长与目标所在的位置无关。通过合成孔径处理,激光雷达大大提高了方位分辨率,减小了对目标环境的依赖性,能够形成清晰度较高的图像,实现高性能、远距离的探测。典型的相干探测体制的SAL系统由激光发射部分、外差接收机、合成孔径处理器、收/发光学系统、计算机软件处理等部分组成,其中合成孔径处理部分包括带通滤波器、A/D转换、匹配滤波电路等。图1典型的合成孔径激光雷达系统组成在发射控制系统的作用下,激光发射机向目标发射具有一定调制方式的激光光束,其中分出一部分作为光学外差接收机的本振信号。由于激光雷达与目标之间存在相对运动,目标回波信号与本振信号之间存在多普勒频移,这个信号能够被光学外差接收机检测到,并将其转换成电信号。然后输出的电信号在合成孔径处理器中首先进行带通滤波,得到中频多普勒信号和距离信号。这个信号经过匹配滤波器后对合成孔径时间内的回波信号进行相干处理,即方位向进行合成孔径处理,距离向进行脉冲压缩处理,提取目标的距离和多普勒方位信息。通过处理后的信号能还原出目标的散射特性,获得与灰度和散射特性相对应的可视图像,经终端显示后即可得到所探测目标的高分辨率图像。,能以超过衍射极限的分辨率提供地面测绘资料和图像。除具有与可见光、红外频段的传感器相媲美的高分辨率、连续成像功能外,它