阵列激光合成孔径雷达高分辨成像技术研究

汪丙南 赵娟莹 李威 施瑞华 向茂生 周煜 贾建军

汪丙南, 赵娟莹, 李威, 等. 阵列激光合成孔径雷达高分辨成像技术研究[J]. 雷达学报, 2022, 11(6): 1110–1118. doi: 10.12000/JR22204
引用本文: 汪丙南, 赵娟莹, 李威, 等. 阵列激光合成孔径雷达高分辨成像技术研究[J]. 雷达学报, 2022, 11(6): 1110–1118. doi: 10.12000/JR22204
WANG Bingnan, ZHAO Juanying, LI Wei, et al. Array synthetic aperture ladar with high spatial resolution technology[J]. Journal of Radars, 2022, 11(6): 1110–1118. doi: 10.12000/JR22204
Citation: WANG Bingnan, ZHAO Juanying, LI Wei, et al. Array synthetic aperture ladar with high spatial resolution technology[J]. Journal of Radars, 2022, 11(6): 1110–1118. doi: 10.12000/JR22204

阵列激光合成孔径雷达高分辨成像技术研究

doi: 10.12000/JR22204
基金项目: 国家高分辨率对地观测系统重大专项
详细信息
    作者简介:

    汪丙南,博士,副研究员,主要研究方向为新体制SAR处理方法

    赵娟莹,博士,副研究员,主要研究方向为SAL成像、光束传输与变换

    李 威,博士生,研究方向为机载调频连续波激光雷达信号处理

    施瑞华,博士生,研究方向为合成孔径激光雷达信号处理

    向茂生,博士,研究员,博士生导师,主要研究方向为双天线干涉、多基线干涉、极化干涉、阵列天线干涉等理论与方法以及干涉SAR面向高精度测绘、复杂地物定位与识别、组合导航等应用技术

    周 煜,博士,研究员,硕士生导师,主要研究方向为激光雷达探测、激光通信

    贾建军,博士,研究员,博士生导师,主要研究方向为空间光电跟瞄系统、激光通信、激光遥感系统等

    通讯作者:

    赵娟莹 zhaojuanying@163.com

  • 责任主编:邢孟道 Corresponding Editor: XING Mengdao
  • 中图分类号: TN958.98

Array Synthetic Aperture Ladar with High Spatial Resolution Technology

Funds: The Major Project of High-Resolution Earth Observation System of China
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  • 摘要: 激光合成孔径雷达将合成孔径技术应用于激光频段,分辨率不受观测距离的限制,可实现远距离、超高分辨率成像。然而,受激光衍射极限限制,观测视场制约着激光合成孔径雷达对地观测实际应用。该文提出一种阵列激光合成孔径雷达技术体制,通过大功率阵列发射、阵列平衡探测接收、逐脉冲动态内定标实现了激光多路相干收发,成倍地扩大了成像视场。地面转台成像试验表明,成像分辨率优于3 cm(距离)×1 cm(方位),该项技术可为激光合成孔径雷达对地观测应用奠定基础。

     

  • 图  1  阵列SAL几何示意图

    Figure  1.  Geometric diagram of array SAL

    图  2  单个光斑地面ISAL成像模型

    Figure  2.  The ISAL imaging model of single spot

    图  3  阵列光学系统示意图

    Figure  3.  Schematic diagram of array optical system

    图  4  光纤阵列排布方式

    Figure  4.  Configuration of optical fiber array

    图  5  10路阵列激光远场椭圆光斑分布示意图

    Figure  5.  Schematic diagram of far field array elliptical laser beam distribution

    图  6  10路阵列平衡探测单元(每个单元包含4组探测器,共同接收远场1个光斑)

    Figure  6.  Ten channels array balanced detection unit (each unit contains four detectors, which receive a laser beam from the far field)

    图  7  ISAL实验室雷达样机

    Figure  7.  ISAL prototype in lab

    图  8  点目标成像场景

    Figure  8.  The imaging scene of point target

    图  9  地面成像的ISAL雷达和转台装置示意图

    Figure  9.  Schematic diagram of ISAL and turntable device

    图  10  汉字“月”成像场景

    Figure  10.  The imaging scene of “yue”

    图  11  字母“E”成像场景

    Figure  11.  The imaging scene of “E”

    图  12  目标“AIRCAS”成像场景

    Figure  12.  The imaging scene of “AIRCAS”

    图  13  拼接得到的“E”和“AIRCAS”两个目标成像结果

    Figure  13.  The imaging result of target “E” and “AIRCAS”

    表  1  点目标切片分析

    Table  1.   Slice analysis of point target

    序号距离向分辨率(cm)距离向PSLR方位向分辨率(cm)方位向PSLR
    点目标12.79–13.350.68–18.96
    点目标22.70–13.970.65–11.39
    点目标32.79–14.550.63–9.47
    点目标42.88–14.390.69–5.21
    点目标52.79–12.980.81–12.75
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-10-14
  • 修回日期:  2022-11-25
  • 网络出版日期:  2022-12-05
  • 刊出日期:  2022-12-28

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