基于本振数字延时的合成孔径激光雷达信号相干性保持方法

本振信号较差的相干性限制了合成孔径激光雷达(SAL)对远距离目标成像的方位/横向分辨率。研究了SAL信号相干性保持问题,提出了一种基于本振数字延时的SAL信号相干性保持方法。通过设置本振信号参考通道,采用自外差探测的方式,在数字域提取本振信号频率不稳引入的相位,并将其在数字域延时后对目标回波信号实施相位补偿。建立了激光信号模型,对所提出的SAL信号相干性保持方法进行了误差分析,给出了自外差探测中光纤延时长度的选取原则。理论分析和仿真实验表明,该方法能有效保持SAL信号的相干性。     

合成孔径激光成像雷达中的非线性啁啾补偿

合成孔径激光成像雷达理论上可在几千千米处获得厘米量级的分辨率,在距离向和方位向分别通过对线性调频信号和相位历史的脉冲压缩得到理想的分辨率.受可调谐激光器本身性能限制,实际应用中并不能得到理想的线性调频信号,需要在成像算法中对非线性啁啾引起的相位误差进行补偿.通过介绍近年来国外的合成孔径激光成像雷达实验,重点分析了非线性啁啾的补偿方法,对比和讨论了已有方案,最后对非线性啁啾补偿方法进行了总结和展望.     

合成孔径成像激光雷达高分辨的一维距离像

合成孔径成像激光雷达是一种新的主动式有源成像系统,其突出优势是可以获得比合成孔径雷达更高的分辨率,和更接近光学图片的成像质量.对激光波段的高分辨距离像进行了研究,介绍了合成孔径成像激光雷达一维距离像的室内实验系统,有效地对合成孔径成像激光雷达一维距离像进行模拟.首先,简述了一维距离像的成像原理.然后,分析了系统的关键技术,给出了系统框图和连接关系,并且针对激光调谐信号的非线性问题,利用多项式推导出非线性的激光信号表达式,提出了一种时域补偿高阶相位误差的补偿方法.最后,通过实验证明了所提方法可以有效地消除各个脉冲的非线性问题,并且表明所给实验系统的可行性.     

宽带Chrip信号激励下功放数字预失真补偿

功率放大器(power amplifiers, PAs)会对输入的宽带线性调频信号(linear frequency modulated, LFM)引入幅度失真和相位失真,这将导致接收机脉冲压缩处理后的输出信号主瓣展宽,旁瓣电平抬高,从而恶化雷达距离分辨率甚至产生虚假目标。文中提出采用有限冲击响应滤波器(finite impulse response, FIR)模型对宽带LFM信号激励下的功放进行行为建模和数字预失真(digital predistortion, DPD)补偿。利用宽带测试平台对500 MHz 瞬时带宽LFM信号激励下峰值功率15 W 的S波段功放进行验证。实验结果表明,浅饱和和深饱和情况下FIR模型都能准确建模功放的失真特性,浅饱和情况下DPD能够补偿幅度失真和相位失真,而深饱和情况下只能补偿相位失真,经过DPD补偿脉冲压缩后的峰值旁瓣电平都明显降低。     

环境一号C 卫星合成孔径雷达相干性分析

合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)是一种相干成像雷达,相干性是保证SAR 成像的关键。对相干系统而言,诸多因素会破坏其相干性。该文以环境一号C 卫星SAR 分系统方案和指标为基础,主要分析了频率源稳定度和脉间定时抖动对系统相干性的影响。环境一号C 卫星SAR 采用短期稳定度为101.010 / 5 ms 的晶振,经过直接倍频与分频提供系统所需的基准频率信号,由短期稳定度引入的方位向随机相位误差对积分旁瓣的影响可忽略。环境一号C 卫星SAR 定时脉冲前沿抖动优于2 ns (rms),合成孔径时间内的随机相位误差对方位脉冲压缩旁瓣略有影响。该文通过公式推导和仿真分析证明了HJ-1-C 卫星SAR 系统相干性设计满足合成孔径雷达成像要求。      

条带模式合成孔径激光雷达不依赖PGA的高分辨率成像演示

合成孔径激光雷达(SAL)能实现远距离目标的高分辨率成像.然而,由于所用激光波长很短,SAL系统中微小机械振动都可能在目标回波信号中引入巨大相位误差,所以,SAL很难实现稳定的相位史数据,高分辨率SAL图像的形成往往要应用额外的相位误差消除技术,特别是相位梯度自聚焦(PGA)技术.演示了一个运转良好的条带模式SAL实验室成像装置.采用一台1 550 nm波段的线性调波长激光器作为探测光源,该装置能够形成聚焦良好的高分辨率图像.通过细致的系统设计,基本抑制了在回波信号中产生相位误差的各种振动.该装置产生的相位史数据非常稳定,高分辨率图像的形成仅需简单遵照标准的SAL成像理论,无需额外借助PGA.采用点目标定标,测量得到该成像装置的方位和距离分辨率接近其理论估计.详细给出了2.4 m距离上多种目标的良好聚焦图像及相应的稳定相位史数据.     

合成孔径激光雷达光学系统和作用距离分析

该文对合成孔径激光雷达(Synthetic Aperture Ladar, SAL)光学系统和作用距离进行了分析。根据SAL成像特点,提出了SAL使用非成像衍射光学系统的概念,并引入相控阵模型对其性能进行分析。通过在压缩光路中馈源和主镜两处使用二元光学器件,在口径300 mm条件下将2°接收视场信号收入光纤,对所需的相位参数和对应的波束方向图进行了计算仿真。给出了SAL作用距离方程,分析了相干探测和信号积累增益,明确了SAL具有良好的微弱信号探测能力的结论。针对实际应用需求,给出了一个远距离高分辨率机载SAL系统参数和工作模式。5 cm分辨率时,在连续条带成像模式下,其作用距离可达5 km,幅宽可达1.5 km;在滑动聚束成像模式下,作用距离可达10 km,幅宽可达1 km。      

单程远场衍射合成孔径激光雷达成像实验室演示

报道了一个采用单程远场衍射照明的合成孔径激光雷达成像实验室演示实验。采用1550nm光纤激光,在目标距离约2.4m的位置上,实现了良好聚焦的SAL成像,图像方位向分辨率约560um,距离向分辨率170um。聚焦图像的形成只应用了基本SAL成像理论,无需辅助相位自聚焦（PGA）技术。详细的实验图像展示了典型的SAL成像两步聚焦过程和图像的高分辨率。     

合成孔径成像激光雷达旋转目标成像

合成孔径成像激光雷达是一种新的主动式有源成像系统,它的一个突出优势是可以获得比合成孔径雷达更高的分辨率,和更接近光学图片的效果.首先,概述了理想情况下旋转目标成像的基本原理,分析了合成孔径成像激光雷达的二维分辨率.然后,针对合成孔径成像激光雷达实验中遇到的实际问题,即不能实现理想转台,会引入平动使包络相位无法对齐,进而影响成像质量,甚至无法成像.给出包络对齐和初相校正的平动补偿方法.包络对齐利用脉冲之间的相关性进行对齐;初相校正以转台模型的理想转台中心的相位为基准实现相位的对齐.最后.给出实验系统框图、工作模式、实验参数设计和最终成像效果图,对比了包络对齐和初相校正的结果,验证了系统的有效性和平动补偿的必要性.     

基于预畸变和光锁相的线性扫频激光源生成

线性扫频激光源在高分辨率、高精度、大动态范围的激光测量和光纤传感领域有着广泛的应用。然而,扫频非线性及激光相位噪声限制了测量系统的分辨率、精度和动态范围。分析了分布反馈式(DFB)半导体激光扫频中的非线性及激光相位噪声产生的机制,提出基于预畸变和光锁相的激光扫频非线性校正和激光相位噪声抑制方法,实现了扫频范围为50 GHz,均方根频率误差小于263 k Hz的激光扫频信号。实验测试表明该扫频激光源的线性度和相干性得到了有效增强。     

锐化函数对合成孔径激光雷达成像图像的影响

根据线性调频信号的特点和光外差探测的原理,推导了具有高阶相位误差时线性调频信号经合成孔径激光雷达外差探测后的输出信号表达式。结合参考通道的系统结构和基于锐化函数的相位补偿算法,通过模拟仿真,对比分析了参考通道类型对单点目标成像的影响。通过研究锐化函数的物理含义,对锐化函数相位补偿算法进行了误差分析。指出了锐化函数相位补偿算法的适用范围,以及实现高质量的合成孔径激光雷达探测成像需进一步考虑的问题。     

合成孔径激光雷达下视三维成像构型及算法

传统激光三维成像均采用实孔径成像技术,其分辨率会随着作用距离的变远而降低。相比于实孔径成像,合成孔径成像的一个显著优势是沿航向的分辨率不随作用距离的变化而变化。基于合成孔径技术提出一种合成孔径激光三维成像雷达的工作模型。该系统采用激光泛光发射模式和多波束相干接收,首先,在高度向,采用大时宽带宽的线性调频信号,并利用解线频调技术实现高分辨率;其次,沿航向利用合成孔径技术频域压缩算法实现高分辨率,其中考虑到激光调频信号的长扫频周期,对于平台连续运动引入的多普勒平移项进行了补偿;在跨航向通过实孔径阵列实现高分辨率。最后,通过仿真实验验证了该系统的有效性。     

基于时频分析的合成孔径激光雷达成像算法

建立了SAL回波信号模型,推导计算了微振动对SAL回波相位的影响。分别采用RD算法和基于SPWVD分布的时频成像算法对工作于机载正侧视条带模式的SAL系统进行数值仿真分析。结果表明,在SAL平台作平稳飞行时,采用RD算法可以清晰地对点目标进行成像;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的微振动参数,采用RD算法所得到图像的方位分辨率严重下降,采用基于SPWVD分布的时频成像算法可以有效消除振动引起的多普勒频移及其对成像的影响。     

角振动对合成孔径激光雷达成像的影响

合成孔径激光雷达采用激光作为信号载波,通过合成孔径技术实现高分辨率成像.由于激光波长较短,平台的振动将对激光雷达图像质量产生影响.基于成对回波理论,针对平台角振动对合成孔径激光雷达影响进行分析,详细推导角振动影响引起的成对回波的解析表达式,其影响表现为成对的虚假目标并且加窗压低旁瓣的处理方法对成对回波是无效的.最后通过...     

合成孔径激光雷达自适应成像技术

合成孔径激光雷达成像分辨率与成像距离无关,但在相同激光发射功率的情况下,合成孔径激光雷达的成像分辨率要求与成像距离要求是相互矛盾的。为解决这一问题,从合成孔径激光雷达成像的基本原理出发,给出了合成孔径激光雷达成像的方位分辨率与发射孔径的关系以及回波信噪比方程,分析了回波信噪比与成像距离、光源平均发射功率和发射孔径之间的关系。提出了一种合成孔径激光雷达自适应成像技术,成像系统根据回波信噪比自动调整发射孔径大小使回波信噪比限制在一定范围之内,以实现对远距离目标的大孔径低精度成像以及近距离目标的小孔径高精度成像。研究结果可以为合成孔径激光雷达的设计与应用提供一定的参考。     

收发分置前视合成孔径激光雷达成像系统研究

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。     

阵列激光合成孔径雷达高分辨成像技术研究

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。      

一种前视合成孔径激光雷达成像系统

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。     

合成孔径雷达有源噪声干扰仿真及效果评估

合成孔径雷达（SAR）是一种高分辨率成像雷达。它通过发射线性调频（LFM）脉冲压缩信号实现距离上的高分辨率,利用脉冲之间的多普勒信息获得方位上的高分辨率。对合成孔径雷达进行有效的电子干扰已经成为干扰技术研究的一个重要领域。文中分析了SAR成像原理和特点,介绍了几种SAR有源噪声干扰的方法,并对分布式目标的干扰效果进行了计算机仿真。最后采用两种评估方法对仿真结果进行了评估和对比分析。文中的分析和评估对于SAR对抗的工程实现有一定的参考意义。