合成孔径成像激光雷达成像技术的研究

合成孔径成像激光雷达（SAIL）是将合成孔径技术应用于激光波段，由于工作波长为微米级，具有更高的理论极限分辨率以及更短的累积时间，因此在高精度快速成像中有很大的潜力。本项目对合成孔径成像激光雷达的成像技术进行预先研究，对SAIL 成像的相干和非相干的成像方法进行了研究。研究了SAIL系统中发射chirp信号不理想导致的空变相位误差的补偿问题；研究了由于目前激光器相邻间脉冲相干性不满足，基于实包络滤波拟Randon变换的非相干SAIL成像方法；针对载体微小的运动而引起SAIL回波信号多普勒模糊数的变化的问题，研究相干SAIL成像中的自适应解模糊技术；针对发射的Chirp信号的相位误差会导致回波方位向产生空变相位误差的问题，研究了相干SAIL成像中方位向空变相位误差的补偿技术；针对在高分辨率SAIL图像中，运动目标是一簇散焦的区域，研究了SAIL对运动目标的成像技术。

随着雷达成像技术应用领域的扩大，通过更高分辨率的目标图像获取目标更为细节的信息成为一种需求。相干激光技术与合成孔径技术相结合的产物——合成孔径激光雷达(Synthetic Aperture Ladar，SAIL)为这种需求提供了一种理想的解决方案。合成孔径成像激光雷达是将合成孔径技术应用于激光波段，由于工作波长为微米级，具有更高的理论极限分辨率以及更短的累积时间，因此在高精度快速成像中有很大的潜力。本项目对单发单收合成孔径成像激光雷达的成像关键技术进行研究，包括在缺少特显点情况下的合成孔径激光雷达的相位补偿技术、稳健的合成孔径激光雷达的运动参数估计技术，在发射窄脉冲情况下的非相干SAL成像技术以及合成孔径对目标的成像技术（ISAL）。项目在以下几个关键方面取得了突破性进展：斜视SAL的方位向重叠子孔径空变相位补偿，在斜视SAL下，可以校正空变相位的多普勒调频率估计算法，低信噪比下存在数据缺失ISAL的压缩感知成像算法。低重复频率的ISAL的压缩感知成像算法，稳健的SAL的相位误差校正算法，多通道SAL的方位向解模糊技术。今后的SAL研究主要集中在如何采用多通道系统实现高分辨率大测绘带SAL系统和信号处理的研究。