[发明专利]直视合成孔径激光成像雷达非线性校正方法

说明书

技术领域

本发明涉及直视合成孔径激光成像雷达，特别是一种直视合成孔径激光雷达非线性校正方法，以改善合成孔径成像雷达的距离向分辨率。

背景技术

合成孔径激光成像雷达有两种原理结构，一种是侧视合成孔径激光成像雷达，另外一种是直视合成孔径激光成像雷达[参见文献1：Liren Liu,Coherent and incoherent synthetic-aperture imaging ladars and laboratory-space experimental demonstrations,Appl.Opt.,52(4):579～599(2013).和文献2：Z.Luan,J.Sun,Y.Zhou,L.Wang,M.Yang and L.Liu,“Down-looking synthetic aperture imaging ladar demonstrator and its experiments over 1.2km outdoor,”Chinese Optics Letters,12(11),111101-1～4(2014).]。在条带扫描模式下，两种合成孔径激光成像雷达的数据处理一般均采用交轨向傅立叶变换和顺轨向相位二次项匹配滤波成像算法。由于数据相位在交轨向傅立叶变换时间内的非线性变化将导致交轨向分辨率展宽，需要进行校正。在先技术[参见文献3：许楠,鲁伟,刘立人.合成孔径激光成像雷达中非线性啁啾逐一扫描滤波校正算法的仿真与分析[J].光学学报,2009,29(1):47～54]针对侧视合成孔径激光成像雷达给出了一种校正方法，在系统中增加参考通道，根据参考通道的相位非线性变化结果，按照一定比例估算信号通道的相位非线性误差，对接收信号进行校正。首先参考通道增加了系统硬件的复杂性，尤其在直视合成孔径激光成像雷达中不易实现。其次是参考通道信号中包含的线性项也存在于校正信号中，削弱了校正效果，不能完全校正非线性。最后该方法仅针对侧视合成孔径激光成像雷达系统。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提出一种直视合成孔径激光雷达非线性校正方法，通过非线性系数，直接计算相位误差函数进行校正的简便方法。不需要增加参考通道，系统简单。采用非线性项计算误差函数，为完全校正。适用于直视合成孔径激光成像雷达。

本发明的技术解决方案如下：

一种直视合成孔径激光成像雷达非线性校正方法，该方法是通过已知非线性系数，直接估算目标回波中的非线性相位进行补偿，再进行傅里叶变换，减小距离向成像脉冲宽度。

其特点在于该方法包括以下步骤：

1)直视合成孔径激光雷达系统经过自差接收的目标电流复信号为s(t)，s(t)可以表示如下，将信号在时间长度上分为M个脉冲信号s_m(t)，每个脉冲信号间隔为T，脉冲宽度为T_f，

2)测量或计算得到系统的非线性系数a₁，a₂，…，a_k；

3)取m＝1的脉冲信号s₁(t)进行距离向傅里叶变换得到频谱S₁(f)；相似地，将m＝2…M的脉冲信号s_m(t)分别进行距离向傅里叶变换得到频谱S_m(f)，f为频率，

4)将M个频谱振幅的平方和相加得到选取为S²(f)最大值的1/2为参考阈值G；

5)生成扫描滤波器，扫描范围为全部频率范围，间隔为1/T_f。中心频率为f_n，扫描带通滤波器表示为：

P(f)＝rect[T_f(f-f_n)]

6)将扫描滤波器与S²(f)相乘，所得结果，如果大于阈值G，记录下此时滤波器的中心频率f_n，存在点目标；

7)如果小于阈值G，判断是否完成全部频谱扫描，如未完成，即f_n小于频谱最大值，f_n＝f_n+1/T_f，返回步骤5)；

8)如果完成全部频谱扫描，脉冲序号m初始化为1；

9)取第m个频谱S_m(f),目标序号n初始化为1；

10)取第n个目标，频率为f_n，计算f_n对应坐标x_n；