[发明专利]合成孔径激光成像雷达的光学自聚焦成像装置与成像方法

说明书

技术领域

本发明涉及合成孔径激光成像雷达，特别是一种合成孔径激光成像雷达的光学自聚焦成像装置与成像方法，能够利用光学菲涅尔衍射同时并自动实现合成孔径激光成像雷达回波数据距离向、方位向聚焦成像。

背景技术

合成孔径激光成像雷达(SAIL)的原理取之于射频领域的合成孔径雷达（SAR）原理，是国外报道的能够在远距离获得厘米量级分辨率的唯一的光学成像观察手段。合成孔径激光成像雷达的发射激光采用光频线性调制即啁啾调制，光电外差接收采用去斜解调方式即采用同样的啁啾发射激光作为外差本机振荡器光束，因此得到了在距离向包含距离信息和在方位向包含相位历程信息的回波差频数据。目标面上每个点的回波数据相位距离向为与距离向快时间有关的线性项相位，方位向为与方位向慢时间有关的二次项相位。

2002年以来，合成孔径激光成像雷达在实验室先后得到了验证【参见文献1：M.Bashkansky,R.L.Lucke,E.Funk,L.J.Rickard,and J.Reintjes，“Two-dimensional synthetic aperture imaging in the optical domain,”Optic Letters,Vol.27,pp1983-1985(2002),；文献2：W.Buell,N.Marechal,J.Buck,R.Dickinson,D.Kozlowski,T.Wright,and S.Beck，“Demonstrations of Synthetic Aperture Imaging Ladar，”Proc.of SPIE Vol.5791pp152-166(2005)，；文献3：周煜，许楠，栾竹，闫爱民，王利娟，孙建锋，刘立人，尺度缩小合成孔径激光雷达的二维成像实验，光学学报，Vol.31(9)(2011)，；文献4：刘立人，周煜，职亚楠，孙建锋，大口径合成孔径激光成像雷达演示样机及其实验室验证，光学学报，Vol.29(7):2030～2032(2011)】，2006年在美国国防先进计划局支持下的雷声公司和诺格公司分别实现了机载合成孔径激光雷达实验（无任何细节报道）【参见文献5：J.Ricklin,M.Dierking,S.Fuhrer,B.Schumm,and D.Tomlison,“Synthetic aperture ladar for tactical imaging,”DARPA Strategic Technology Office.】。2011年，洛马公司对1.6公里处的地面目标实现了机载合成孔径激光成像雷达成像实验【参见文献6：Brian W.Krause,Joe Buck,Chris Ryan,David Hwang,Piotr Kondratko,AndrewMalm,Andy Gleason“Synthetic Aperture Ladar Flight Demonstration，”】。

在上述所有相关报道中【参见文献1、2、3、4、5、6】，回波数据的成像处理方式都是数字成像处理方式，即将光电接收和数字化之后的回波数据首先进行快速傅里叶变换实现目标距离向聚焦成像，然后将距离向聚焦成像后的数据采用空间的二次项匹配滤波实现目标的方位向聚焦成像。这两步在时间上有先后顺序，不能同时进行，需要相对较长的成像处理时间。在先技术【文献7：孙志伟，职亚楠，孙建锋，周煜，侯培培，刘立人，合成孔径激光成像雷达的光学成像系统与光学成像方法，发明专利，申请号：201310300362.8】中，提出利用光学成像的方式对合成孔径激光成像雷达的回波数据进行成像处理，但是，此发明专利需要用到多个光学透镜，并且结构较复杂，成本较高。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提出了一种合成孔径激光成像雷达的光学自聚焦成像装置与成像方法，可以利用光学菲涅尔衍射同时并且自动实现雷达回波数据距离向、方位向聚焦成像，是合成孔径激光成像雷达重要的技术改进。

本发明的技术解决方案如下：

一种合成孔径激光成像雷达的光学自聚焦成像装置，其特点在于其构成包括计算机、空间光调制器和图像接收器，沿光轴方向依次为所述的空间光调制器，图像接收器，所述的空间光调制器与图像接收器的距离为f，所述的计算机的第一输入端接合成孔径激光成像雷达的数据接收系统，所述的计算机的输出端接所述的空间光调制器的输入端，所述的计算机的第二输入端接所述的图像接收器的输出端。