[发明专利]直视合成孔径激光成像雷达单棱镜旋转发射装置

说明书

技术领域

本发明涉及合成孔径激光雷达，特别是一种直视合成孔径激光成像雷达单棱镜旋转发射装置。

背景技术

合成孔径激光成像雷达的原理取之于射频领域的合成孔径雷达原理，是能够在远距离得到厘米量级成像分辨率的唯一的光学成像观察手段，参见在先技术[1--4]，其是以侧视为必要工作条件的，即在侧视条件下实施距离向（交轨方向）的距离分辨成像，方位向（顺轨方向）的孔径合成，即二次项相位历程的匹配滤波成像。但是侧视合成孔径激光成像雷达的距离分辨的实现需要采用啁啾激光发射[5--11]，把激光光源分成发射信号和本振光束，这样任何与相位相关联的波面波动和相位干扰，如大气扰动、运动平台振动、目标散斑、激光雷达系统本身相位变化等，都将引入到传输的探测信号中，导致雷达性能严重下降。在先技术[2]所描述，采用干涉方法实时测量相位波动并补偿，但是实际应用中难以实现，

在先技术[3]所述的侧视合成孔径激光成像雷达，其天线采用光学望远镜，因为目标面处的发射光斑需要具有相位二次项波前而增大目标面上的发射光斑尺寸就要采用较小的光学天线口径。另一方面，较大的外差接收视场角需要较小的光学接收口径，这会降低接收信号的光强。所以侧视情况无法保证激光发散角和接收视场角相互匹配，不利于接收端探测信号。

在先技术[2]所述的侧视合成孔径激光成像雷达为降低拍频频率和非线性啁啾的影响，本振光束需要达到接近目标双程距离的程度，即需要复杂的延迟线技术，不易实现。此外，由于探测目标远大于光学频段波长，使目标成像阴影效应更加明显。侧视合成孔径激光成像雷达需要线性扫频激光器，这就限制了成像雷达的应用范围，比如，基于非线性光学效应的变频激光器不可用作该雷达发射端的激光光源。

在先技术[4]所述中给出了直视合成孔径激光成像雷达概念和一般原理图，其原理是基于抛物波前差动扫描和自差探测复数化接收的方法，需要采样波前变换原理，对目标投射两个同轴同心且偏振正交的光束，并且进行自差接收，两个波前的合成相位差是抛物等位线分布。但是没有提出具体的发射端具体实施结构。其中实现双光束以相同的角速度反向扫描目标面是直视合成孔径激光雷达成像的技术要点。

下面是现有的有关参考文献：

（1）M.Bashkansky,R.L.Lucke,E.Funk et al..Two-dimensional synthetic aperture imaging in the optical domain[J].Opt.Lett.,2002,27(22):1983～1985

（2）S.M.Beck,J.R.Buck,W.F.Buell et al..Synthetic-aperture imaging ladar:laboratory demonstration and signal processing[J].Appl.Opt.,2005,44(35):7621～7629

（3）周煜,许楠,栾竹等.尺度缩小合成孔径激光雷达的二维成像实验［J］.光学学报,2009,29(7):2030～2032

（4）刘立人.直视合成孔径激光成像雷达原理[J].光学学报,2012,32(9):0928002

（5）刘立人,周煜,职亚楠等.大口径合成孔径激光成像雷达演示样机及其实验室验证［J］.光学学报,2011,31(9):09001121

（6）刘立人.合成孔径激光成像雷达（I）：离焦和相位偏置望远镜接收天线［J］.光学学报,2008,28(5):997～1000

（7）刘立人.合成孔径激光成像雷达（II）：空间相位偏置发射望远镜［J］.光学学报,2008,28(6):1197～1200

（8）刘立人.合成孔径激光成像雷达（III）：双向环路发射接收望远镜［J］.光学学报,2008,28(7):1405～1410

（9）刘立人.合成孔径激光成像雷达（IV）：统一工作模式和二维数据收集方程［J］.光学学报,2009,29(1):1～6

（10）刘立人.合成孔径激光成像雷达（V）：成像分辨率和天线孔径函数［J］.光学学报,2009,29(5):1408～1415

（11）刘立人.菲涅耳望远镜全孔径合成成像激光雷达：原理［J］.光学学报,2011,31(31):0128001

发明内容