基于运动平台的合成孔径激光雷达成像算法研究

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1、密级:公开博士学位论文基于运动平台的合成孔径激光雷达成像算法研究作者姓名：张鸿翼指导教师：舒嵘研究员中国科学院上海技术物理研究所学位类别：工学博士学科专业：电路与系统培养单位：中国科学院上海技术物理研究所2016年4月学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。学位论文作者签名：年月日Rese

2、archonimagingalgorithmofSyntheticapertureladaronmovingplatformByHongyiZhangADissertationSubmittedtoUniversityofChineseAcademyofSciencesInpartialfulfillmentoftherequirementForthedegreeofDoctorofCircuitsandSystemsShanghaiInstituteofTechnicalPhysics,CASApril,2016致谢致谢首先感谢我的导师舒嵘研究员，感谢您在我攻读博士

3、期间对我学术上的指导与生活上的关心，感谢您给我提供的这个广阔的平台，让我在这个平台上能够充分开拓眼界，提升分析问题与解决问题的能力。论文的选题到方案的设计都离不开您的大力支持和悉心教导，每当研究过程中遇到问题，总是可以从舒老师那里得到指导和建议，一个个工程问题的解决离不开舒老师的无私帮助与关心。舒老师拥有渊博的学识，敏锐的洞察力，开阔的眼界，宽广的胸襟，对科研工作充满了热情，从他身上我看到了一个优秀的科研人员应该具有的素质和美德，在他的言传身教下我在博士期间严格要求自己，能够不断的充实和完善自己的能力。舒老师，感谢您成为我的导师，这是我读博期间最幸运的机遇。其次需要感

4、谢的是洪光烈研究员和徐卫明研究员，两位老师在我博士研究期间给予了我极大的帮助和无私的指导。洪老师具有丰富的科研经验，在前期的研究工作中提出了很多具体而宝贵的研究建议，在潜移默化中将他研究工作中珍贵的经验与我进行了分享；徐老师拥有丰富的工程经验，在系统设计和工程问题的解决上给我进行了不可替代的指导，这让我少走了不少弯路，在这里对两位尊敬的研究员表达自己的敬佩之情与谢意。我要特别感谢在研究过程中与我一同钻研的李飞同学，本文中的数据来源于他搭建的实验系统。他是我工作中的搭档，生活中的朋友，我们共同研究这一领域的课题，互相配合对方完成博士论文。我们在与彼此的合作中培养了深厚的

5、友谊，感谢他的配合与支持，希望友谊长存！我要感谢第二研究室以凌元，侯利兵，吴军，刘豪为代表的师兄们，在我初入科研领域的时候是他们无私的向我提供了入门的技术积累和知识传承；感谢同级的李飞，葛烨，马彦鹏，田咪等同学，在学习上互相帮助生活上互相关心；感谢黄宇翔，宋盛，章婷婷，刘鹏希，张丽媛等师弟师妹，我科研工作和课余活动中与你们度过了快乐的时光；感谢方抗美老师、王海伟老师、亓洪兴老师、刘敏、冯程伟、陈韬、李铭、张冰娜、吴金才、况耀武、刘军、王波涛、王乾坤等职工和老师，我的博士研究工作离不开你们在光路调试，电路调试以及结构调试方面I致谢给予的帮助。感谢我的父母，是你们对我多年

6、求学的理解和支持，无论外面发生了什么，温暖的家永远是我避风的港湾！感谢我的朋友们，杜辰光、王萌、郭亮、张丽君，以及远在国外的王鹏郭晶等，你们都是我的兄弟姐妹，我很幸运拥有你们的友谊！最后感谢所有帮助过，陪伴过我的人，我会永远记住和你们在一起度过的美好时光！II摘要摘要合成孔径激光雷达是合成孔径雷达与激光雷达的结合，可以突破微波的衍射极限，是实现厘米量级超高分辨率的唯一光学手段，在遥感领域的应用前景很广阔。由于激光波长较短，合成孔径激光雷达对于平台振动非常敏感，所以对运动平台成像的算法研究是重要的课题。论文主要针对基于运动平台的合成孔径激光雷达成像算法进行了深入研究。建

7、立了基于相位编码体制的合成孔径激光雷达仿真模型，分别由实测的POS数据分析了机载环境下航线偏移以及实验室桌面系统对平台机械振动带来的光程变化进行了观测与分析。根据分析结果在系统上提出使用距离向交错的差分合成孔径激光雷达接收镜头抑制平台振动的方法，并对该方法有效性进行了仿真。此外，在算法上针对运动平台带来的非理想光程变化，提出采用优化算法对相位误差进行抑制的方法，并且采用压缩之后的差分数据1-范数当作优化算法的评价函数。利用桌面成像系统和外场演示系统实验的数据进行了成像，验证了优化算法进行相位补偿的有效性。论文的创新点主要有以下几个方面：1对距离向编码