红外与激光工程
2021, 50(2): 20200144
中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所, 河南 洛阳 471000
为了使导弹具备全天候作战和抗干扰能力, 设计了一种红外/激光/毫米波共孔径光学系统。通过计算设计参数, 确定了共孔径光学系统总体构型: 3个波段共用抛物面主镜;次镜反射红外和激光, 透射毫米波。长波红外模式采用光学被动无热化技术, 设计的光学系统能够保证高低温下的成像性能。半主动激光模式探测器离焦后, 获得激光光斑仿真结果, 表明线性区内满足四象限探测器使用要求。毫米波模式优化次镜后, 计算远场光强分布, 导出的半功率波束角和旁瓣电平均符合设计要求。红外/激光/毫米波共孔径光学系统可以应用于多模复合制导**, 能够较好地适应目标和环境, 显著提高作战效能。
光学设计 三模复合制导** 长波红外 无热化设计 半主动激光 毫米波 optical design tri-mode combined-guidance weapon LWIR athermalization design SAL MMW
1 中国科学院 电子学研究所, 北京 100190
2 中国科学院大学, 北京 100049
为了探索大随机相位误差条件下合成孔径雷达(SAL)成像特点和规律, 本文采用波长为1 550 nm 的线性调频激光器建立了能够产生大的共模随机相位误差的条带模式SAL成像实验装置。利用此装置获得了不同目标回波强度下条带模式SAL成像实验数据, 结合条带模式相位梯度自聚焦(PGA)多次迭代处理, 获得了高分辨率SAL图像。实验发现在［-645π,645π］范围的大随机相位误差下, 通过简单的距离压缩和方位匹配滤波, 无法实现SAL图像聚焦, 图像信噪比仅为3 dB。进一步采用PGA处理, 就能很好地校正相位误差, 得到聚焦良好的SAL图像, 图像信噪比达到43 dB。实验还发现, 当存在大共模随机相位误差时, PGA处理展现出非常强的鲁棒性, 在回波弱到10-15 W的情况下依然有效。在大相位误差存在的SAL系统(如机载SAL)中, PGA处理能有效消除相位误差, 实现图像聚焦; 另外, 增大探测激光功率以提高成像数据信噪比, 将有助于提升PGA处理效果。
合成孔径激光雷达 条带模式 随机相位误差 相位梯度自聚焦 synthetic aperture ladar(SAL) stripmap mode random phase error phase gradient autofocus(PGA)
1 西安电子科技大学 物理与光电工程学院, 陕西 西安 710071
2 中国科学院上海光学精密机械研究所 空间激光信息传输与探测技术重点实验室, 上海 201800
3 西安电子科技大学 雷达信号处理国家重点实验室, 陕西 西安 710071
针对机载合成孔径激光雷达实测数据成像中旁瓣较高的问题, 提出一种新旁瓣抑制算法。压缩感知理论表明, 稀疏信号恢复重构过程的同时, 信号旁瓣会被压低, 但合成孔径激光雷达图像不是稀疏的。针对这一问题, 提出了一种基于改进SVA(Spatially Variant Apodization)和压缩感知重构SAL图像的旁瓣抑制算法。首先, 利用改进SVA算法将SAL图像变稀疏, 然后再利用压缩感知算法对稀疏图像进行恢复。分别对SAL仿真数据和实际高旁瓣SAL复图像进行抑制旁瓣处理。仿真结果表明: 该算法能够在保证主瓣不被展宽的前提下有效抑制SAL旁瓣。
合成孔径激光雷达 改进切趾滤波算法 压缩感知 稀疏 旁瓣抑制 SAL modified SVA compressed sensing sparse sidelobe-suppression 红外与激光工程
2018, 47(12): 1230005
长春理工大学 电子信息工程学院, 长春 130022
提出了一种新型的基于激光收发阵列的前视合成孔径激光雷达(SAL)成像系统。给出了系统的结构模型, 分析了系统成像原理, 详细推导了点目标的回波模型和适用于前视SAL的ECS算法, 最后通过Matlab对6点目标的情况进行了成像仿真, 对点目标峰值中心的64×64点切片和方位向、距离向包络进行了详细分析, 结果表明该系统可以有效地对雷达前视场景进行成像。
合成孔径激光雷达 成像 前视 方位向 距离向 SAL imaging forward-looking azimuth range
长春理工大学 电子信息工程学院, 长春 130022
研究了一种新型的收发分置的前视合成孔径激光雷达(SAL)成像系统。给出了系统的结构模型, 分析了系统成像原理, 详细推导了点目标的回波模型和适用于前视成像的距离多普勒(RD)算法, 最后通过Matlab对9点目标的情况进行了成像仿真, 对点目标峰值中心的128×128点切片和方位向、距离向包络进行了详细分析, 结果表明该系统可以有效地对雷达前视场景进行成像。
合成孔径激光雷达 距离多普勒 成像 前视 方位向 距离向 SAL RD imaging forwardlooking azimuth range
中国科学院上海光学精密机械研究所中国科学院空间激光信息传输与探测技术重点实验室, 上海 201800
在直视合成孔径激光成像雷达（SAL）的基础上，提出了一种自干涉的产生三维成像的原理方法。首先对于交轨向正扫描和反扫描的柱面镜进行位置偏置，造成交轨向成像频谱的平移并产生相对线性相延，然后逐一对一对交轨向正扫描和反扫描收集聚焦像进行相干叠加，并由此产生自干涉。自干涉产生的交轨向平展条纹对于目标面的倾斜投射即可产生包含目标高度信息的波痕干涉图，最后通过解包裹算法产生表征目标表面轮廓的等位线图。本方法采用一发一收的雷达结构通过单航过干涉法实现三维成像，结构简单，原理有效，同时具有抗大气、运动平台等相位干扰能力。
成像系统 合成孔径激光成像雷达 直视合成孔径激光成像雷达 干涉合成孔径雷达 三维地形浮雕成像 扫描柱面镜位置偏置
1 University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100039, China
2 Institute of Electronics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China
Frontiers of Optoelectronics
2013, 6(3): 251
电子工程学院 脉冲功率激光技术国家重点实验室，合肥 230037
传统距离多普勒算法中观测期间多普勒频率为常量的假设在合成孔径激光雷达系统中不再成立.根据合成孔径激光雷达回波信号模型，推导计算了振动对合成孔径激光雷达回波相位的影响.根据实际情况引入振动频率不超过500 Hz、振幅不超过0.2 mm的机载平台微振动参量，结果表明载机微振动对合成孔径激光雷达成像的方位分辨率影响很大，而对距离分辨率影响不大.采用时频分析成像方法，能够有效克服传统距离多普勒算法对时变信号处理的局限性.分析比较WignerVille分布、伪ＷWignerVille分布和平滑伪WignerVille分布作为核函数的时频成像结果，均无法兼顾成像分辨率和成像效率.据此本文提出了一种基于自适应窗的联合时频成像方法，根据变异系数和变异阈值的比较自适应地调整子区域窗口大小，从而达到成像分辨率和算法效率的平衡优化.仿真结果表明，本算法对成像分辨率影响不大，成像时间减少近69.87%，适用于合成孔径激光雷达对成像高分辨率和成像效率的要求.
合成孔径激光雷达 激光成像 自适应窗 时频分析 振动误差 Synthetic Aperture Ladar(SAL) Ladar imaging Adaptive windowing Timefrequency analysis Vibration error
1 脉冲功率激光技术国家重点实验室(电子工程学院)，合肥 230037
2 安徽省电子制约技术重点实验室，合肥 230037
3 宜昌测试技术研究所，湖北 宜昌 443000
针对星体振动幅度较小、发生和持续时间不定、振动频谱复杂、检测难、误差补偿难等问题，依据SAL 相干探测体制，给出了星体振动数学模型，分析了星体振动的频率、幅度特性。简要介绍了SAL 成像算法原理，引入了星体振动误差模型。通过理论计算和仿真分析了不同频率、振幅的振动对距离向、方位向成像的影响。比较了不同振动起始时刻、持续时间条件下，成像质量受损情况，初步提出了抑制振动误差的思路。研究结果表明：频率低于1 kHz 的星体振动对SAL 成像影响严重；振动持续时间越长对成像质量损害越严重；可通过增加合成孔径长度的方法或以降低分辨率为代价抑制振动损害。
合成孔径激光雷达 激光成像 星对星探测 振动误差 SAL lidar imaging satellite-to-satellite reconnaissance vibration error
