合成孔径成像雷达校正算法

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1、第２９卷第１期光学学报Ｖｏｌ．２９，Ｎｏ．１２００９年１月犃犆犜犃犗犘犜犐犆犃犛犐犖犐犆犃犑犪狀狌犪狉狔，２００８文章编号：０２５３２２３９（２００９）０１００４７０８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许楠鲁伟刘立人（中国科学院上海光学精密机械研究所，上海２０１８００）摘要合成孔径激光成像雷达中啁啾激光光源的非线性会严重影响距离向的成像聚焦。基于参考通道非线性测量和相移计算进行目标通道啁啾非线性补偿的概念，提出了一种对目标物点反射信号逐一滤波和校正的方法。建立了该方法从外差探测到距离向成像的一般性数学流程。以星载合成孔径激光成像

2、雷达为模型，进行了计算机仿真，研究了滤波器宽度、非线性大小对距离向压缩脉宽的影响，通过分析得到了合适的滤波器宽度，验证了本方法的可行性。关键词合成孔径激光成像雷达；非线性啁啾；距离向分辨率；线性调频信号中图分类号ＴＮ９５８文献标识码Ａ犱狅犻：１０．３７８８／犃犗犛２００９２９０１．００４７犛犻犿狌犾犪狋犻狅狀狅犳犖狅狀犾犻狀犲犪狉犆犺犻狉狆犆狅犿狆犲狀狊犪狋犻狅狀犫狔犛犮犪狀犉犻犾狋犲狉犻狀犵犻狀犛犃犐犔犡狌犖犪狀犔狌犠犲犻犔犻狌犔犻狉犲狀（犛犺犪狀犵犺犪犻犐狀狊狋犻狋狌狋犲狅犳犗狆狋犻犮狊犪狀犱犉犻狀犲犕犲犮犺犪狀犻犮狊，犆犺犻狀犲狊犲犃犮犪犱犲犿狔狅犳犛犮

3、犻犲狀犮犲狊，犛犺犪狀犵犺犪犻２０１８００，犆犺犻狀犪）犃犫狊狋狉犪犮狋犜犺犲狀狅狀犾犻狀犲犪狉犮犺犻狉狆狅犳犾犪狊犲狉狉犲犱狌犮犲狊狋犺犲狉犪狀犵犲狉犲狊狅犾狌狋犻狅狀狅犳狊狔狀狋犺犲狋犻犮犪狆犲狉狋狌狉犲犻犿犪犵犻狀犵犾犪犱犪狉．犅犪狊犲犱狅狀狋犺犲狀狅狀犾犻狀犲犪狉犮犺犻狉狆犿犲犪狊狌狉犲犿犲狀狋犻狀狉犲犳犲狉犲狀犮犲犮犺犪狀狀犲犾犪狀犱狆犺犪狊犲狊犺犻犳狋犪犾犵狅狉犻狋犺犿，犪犮狅犿狆犲狀狊犪狋犻狅狀犿犲狋犺狅犱犻狊狆狉狅狆狅狊犲犱，狑犺犻犮犺犳犻犾狋犲狉狊犪狀犱狆狉狅狅犳狉犲犪犱狊狋犺犲狋犪狉犵犲狋犫犪犮犽狑犪狏犲狅狀犲犫狔狅狀犲，犪狀犱犿犪狋犺犲犿犪

4、狋犻犮犪犾犳犾狅狑狅犳狋犺犻狊犿犲狋犺狅犱犻狊犲狊狋犪犫犾犻狊犺犲犱．犜犺犲狊犻犿狌犾犪狋犻狅狀狅犳狋犺犲犪犻狉犫狅狉狀犲狊狔狀狋犺犲狋犻犮犪狆犲狉狋狌狉犲犻犿犪犵犻狀犵犾犪犱犪狉犿狅犱犲犾狏犪犾犻犱犪狋犲狊狋犺犲犳犲犪狊犻犫犻犾犻狋狔．犜犺犲犲犳犳犲犮狋狊狅犳狑犻犱狋犺狅犳狋犺犲狊犮犪狀犳犻犾狋犲狉犪狀犱狀狅狀犾犻狀犲犪狉犮犺犻狉狆犪狉犲犱犻狊犮狌狊狊犲犱．犜犺犲犮狅狀犮犾狌狊犻狅狀狅犳犪犱犲狇狌犪狋犲狑犻犱狋犺狅犳狋犺犲狊犮犪狀犳犻犾狋犲狉犻狊犵犻狏犲狀．犓犲狔狑狅狉犱狊狊狔狀狋犺犲狋犻犮犪狆犲狉狋狌狉犲犻犿犪犵犻狀犵犾犪犱犪狉；狀狅狀犾犻狀犲犪狉犮犺犻狉狆；

5、狉犪狀犵犲；狉犲狊狅犾狌狋犻狅狀；犾犻狀犲犪狉犳狉犲狇狌犲狀犮狔犿狅犱狌犾犪狋犻狅狀１引言匹配参考通道补偿了非线性啁啾。该方法仅适用于合成孔径激光成像雷达（Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃａｐｅｒｔｕｒｅ实验室内、目标距离已知的条件。２００５年美国航空航天公司首次完成了真正意义上二维合成孔径激光ｉｍａｇｉｎｇｌａｄａｒ）理论上可在几千公里上实现厘米量［２］级的分辨率。通常使用线性调频信号（ＦＭＣＷ），利成像雷达实验。在实验装置中建立了非匹配参考用脉冲压缩技术同时满足图像的高信噪比和高分辨通道，并建立了相移算法，从参考通道中获得任意长率要求。但实际的可调谐激光器并不能实现理想的

6、度目标通道中的相位误差。因此，通过建立参考通线性调频。啁啾非线性造成的相位误差，会导致距道补偿非线性啁啾，尤其是非匹配通道，是较为理想离向散焦，降低成像分辨率。因此必须通过一定方的补偿非线性啁啾的手段。国内在合成孔径激光成法对非线性啁啾进行补偿，以保证高分辨率成像。像雷达方面起步较晚，尚未有非线性啁啾补偿的报截至上世纪末的实验中主要针对的是方位向成道。本所信息光学实验室对合成孔径激光成像雷达［３～７］像，对距离向成像的讨论较少。２００２年美国海军实的光学问题进行了研究，本文重点研究高质量［１］的距离向成像。验室首次提出了非线性啁啾的问题，并通过建立收稿日期：２００

7、８０９１７；收到修改稿日期：２００８１０２７作者简介：许楠（１９８１－），女，博士研究生，主要从事星间相干光通信及激光雷达成像算法等方面的研究。Ｅｍａｉｌ：ｘｕｎａｎ＠ｍａｉｌ．ｓｉｏｍ．ａｃ．ｃｎ导师简介：刘立人（１９４２－），男，研究员，博士生导师，目前主要从事光折变集成光学、空间激光通信和激光雷达等方面的研究。Ｅｍａｉｌ：ｌｉｒｅｎｌｉｕ＠ｍａｉｌ．ｓｈｃｎｃ．ａｃ．ｃｎ４８光学学报２９卷基于参考通道和相移计算的概念，本文提出了一种对目标物点反射信号逐一滤波和校正的方法：通过建立非匹配参考通道得到目标通道中非线性误差的估计值，同时使用扫描滤波器从

8、每个回波脉