基于Nelder-Mead单纯形法的逆合成孔径激光雷达联合补偿成像算法

刘盛捷; 付翰初; 魏凯; 张雨东

doi:doi:10.3788/AOS201838.0711002

光学学报, 2018, 38 (7): 0711002, 网络出版: 2018-09-05

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Jointly Compensated Imaging Algorithm of Inverse Synthetic Aperture Lidar Based on Nelder-Mead Simplex Method

刘盛捷 ^1,2,3付翰初 ^1,2,3魏凯 ^1,2,*张雨东 ^1,2

作者单位

¹ 中国科学院自适应光学重点实验室, 四川成都 610209

² 中国科学院光电技术研究所, 四川成都 610209

³ 中国科学院大学, 北京100049

图 & 表

图 1. ISAL模型

Fig. 1. Model of ISAL

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图 2. ISAL成像过程的基本流程图

Fig. 2. Basic flowchart of the imaging process for ISAL

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图 3. B727模型。(a)三维坐标系;(b)二维坐标系

Fig. 3. B727 model. (a) 3D coordinate system; (b) 2D coordinate system

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图 4. (a)原始的ISAL距离像;(b)距离对齐的ISAL距离像

Fig. 4. (a) Initial ISAL range image; (b) ISAL range image after range alignment

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图 5. (a)全局补偿和(b)残余误差补偿图像熵随迭代次数的变化

Fig. 5. Entropy of ISAL image against iteration number for (a) global compensation and (b) residual error compensation

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图 6. (a)本文算法和(b)传统成像算法得到的ISAL图像

Fig. 6. ISAL image obtain by (a) proposed method and (b) traditional method

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图 7. (a)转动角速度的真实值和估计值随实验次数的变化;(b)转动角速度的估计精度随实验次数的变化

Fig. 7. (a) True value and estimates of rotational angular velocity against test number; (b) relative error of rotational angular velocity against test number

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表 1目标几何尺寸和运动参数

Table1. Geometry and motion parameters of target

Parameter	Value
Length in the x direction Δx /m	0.67
Width in the y direction Δy /m	0.44
Velocity along the x direction v /(m·s^-1)	100
Acceleration along the x direction a /(m·s^-2)	20
Rotational angular velocity ω /(rad·s^-1)	0.015

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表 2ISAL系统工作参数

Table2. Operating parameters of ISAL system

Parameter	Value
Initial wavelength λ_c /nm	1550
Modulation bandwidth B /GHz	150
Pulse width T_w /μs	3
Repetition interval T_PRI /μs	77.5
Sampling rate f_s /MHz	333
Range cell M	1000
Pulse number N	1000

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刘盛捷, 付翰初, 魏凯, 张雨东. 基于Nelder-Mead单纯形法的逆合成孔径激光雷达联合补偿成像算法[J]. 光学学报, 2018, 38(7): 0711002. Shengjie Liu, Hanchu Fu, Kai Wei, Yudong Zhang. Jointly Compensated Imaging Algorithm of Inverse Synthetic Aperture Lidar Based on Nelder-Mead Simplex Method[J]. Acta Optica Sinica, 2018, 38(7): 0711002.