[发明专利]一种基于合成孔径激光雷达的成像装置及方法

权利要求书

1.一种基于合成孔径激光雷达的成像装置，其特征在于，至少包括成像模块(300)和相位补偿模块(400)，其中，

在所述成像模块(300)基于反馈控制模块(200)驱动所述可调谐激光模块(100)后生成的差频信号进行成像的过程中，所述相位补偿模块(400)通过迭代的方式逐渐逼近所述差频信号中的残余相位以进行补偿从而避免方位向失真。

2.根据权利要求1所述的成像装置，其特征在于，所述成像模块(300)配置为基于所述差频信号生成基带信号，并配置为按照如下步骤基于所述基带信号进行成像：

第一数字信号处理器(310)对所述基带信号进行方位向频域处理生成距离向多普勒域信号；

相位方程生成器(320)基于所述基带信号生成相位补余函数并对所述距离向多普勒域信号进行校正；

第二数字信号处理器(330)基于相位补余函数校正后的所述距离向多普勒信号进行距离向的频域处理以得到距离方位向的二维多普勒域信号；

距离徒动校正滤波器(340)对该距离方位向的二维多普勒域信号进行距离徒动补偿；

第三数字信号处理器(350)基于距离徒动补偿后的距离方位向的二维多普勒域信号进行距离向解卷积；

方位向匹配滤波器(360)基于解卷积后的二维多普勒域信号进行相位校正；

第四数字信号滤波器(370)对该相位校正后的多普勒域信号进行方位向的解卷积后输出图像。

3.根据权利要求1或2所述的成像装置，其特征在于，所述相位补偿模块(400)包括第一相位补偿组件(410)和第二相位补偿组件(420)，其中，

所述第一相位补偿组件(410)配置为基于大气湍流模型和平台振动模型引入相应的虚拟相位误差和初始相位估计值生成相位误差。

4.根据前述权利要求任一所述的成像装置，其特征在于，在第三数字信号处理器(350)基于距离徒动补偿后的距离方位向的二维多普勒域信号进行距离向解卷积后生成离散化的回波信号的情况下，第一相位补偿组件(410)配置为：

基于离散化的回波信号对所有相邻离散单元内的回波信号的初始相位差求平均值以获得所述离散化的回波信号的初始相位估计值；

基于所述初始相位估计值通过构建相位误差模型生成相位误差；

基于所述相位误差共轭与所述离散化的回波信号相乘的方式补偿相位误差，以及对补偿后的离散化的回波信号的噪声功率进行检测。

5.根据前述权利要求任一所述的成像装置，其特征在于，在离散化的回波信号经过第一相位补偿组件(410)补偿后，第二相位补偿组件(420)配置为：

基于补偿后的离散化的回波信号在每个距离单元内选取复振幅最大的点，并通过循环移位的方式使得复振幅最大的点位于每个距离单元内的中心；

基于移位后的回波信号在距离单元内进行加窗处理以提高回波信号的信噪比，并对相邻窗口内的回波信号进行差分处理以消除初始相位；

基于消除初始相位后的回波信号对多普勒频率和/或初始相位误差进行迭代估计以获取相位误差；

基于获取的相位误差的共轭与回波信号相乘的方式补偿相位误差。

6.根据前述权利要求任一所述的成像装置，其特征在于，所述可调谐激光模块(100)产生的线性调频信号光通过分光器(110)分别进入用于输出探测信号光和接收回波光束的目标通道(120)、公共通道(130)和参考通道(140)以产生差频信号。

7.根据前述权利要求任一所述的成像装置，其特征在于，所述反馈控制模块(200)配置为：

通过移相器(210)在时域上对所述差频信号产生波长位移的方式获取表征所述差频信号时频变化的时频信号；

基于所述时频信号实时生成表征所述线性调频信号光的线性度的相位差值；

基于所述相位差值实时驱动所述可调谐激光模块(100)调谐使得所述相位差值保持恒定以避免距离向失真。