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                                                          合成孔径激光雷达的非成像衍射光学系统和探测性能

                                                          作者:正规赌钱网时间:2018-12-25点击数:

                                                          合成孔径激光雷达(SAL)是激光带中合成孔径雷达(SAR)的一种形式。它也可以称为激光SAR 。它可以通过传输宽带激光信号获得纵向高分辨率,并通过合成孔径技术获得水平高分辨率  。 。由于SAL的波长较短 ,目标的横向运动和旋转形成一个非常小的角度(约千分之四,0.07mrad) ,这使得SAL可以获得0.1m的横向分辨率图像,这使得原则上SAL高。评估远距离目标的高分辨率成像观测 。激光信号相干性的提高使得SAL的技术实现成为可能 。其应用方向包括机载和星载地面观测以及地基空间目标观测,对深入开展相关研究工作具有重要意义  。

                                                          1. SAL和非成像衍射光学系统

                                                          与传统的光学系统图像概念不同,SAL获取的图像在倾斜多普勒频率中是二维的 。需要宽的接收视场 ,但不需要高空间角分辨率 ,使用一个或少量的光电探测器/光纤准直器来实现广泛的激光雷达视野 ,原则上,“非成像光学根据该特征 ,SAL应该能够通过偏置检测器/光纤准直器在“散焦”状态下形成重叠的视场 ,用于振动相位误差估计 ,并且还应该通过“扩展瞬时观察范围”。散焦“。

                                                          SAL的单色和长波长特性使其特别适用于衍射光学系统,通过二元光学和薄膜镜片等衍射设备实现信号波前控制 ,缩短焦距并简化系统重量。在此过程中,SAR相控阵天线的模型可用于分析衍射光学系统的性能 。 SAR的常用信号处理方法可用于实现孔径交叉补偿和聚焦 。下面示出了在压缩光路中在馈电和主镜处使用二元光学系统的机载SAL非成像衍射光学系统 。

                                                          图1空气中SAL非成像衍射光学系统的示意图

                                                          2018年10月,澳门正规赌钱网孙艳玲副教授用实验验证了宽视场激光回波信号收入单模光纤的可行性 ,这使得SAL相干探测所需的混频及后续信号处理在实现结构上较为简单 。

                                                          2.相干检测和SAL动作距离

                                                          激光具有波粒二象性  ,并且SAL充分利用了激光的波特性 。 SAL范围分析可以与微波雷达方程类似的形式进行。单脉冲信噪比表达式可写为:

                                                          目前,通过长期相干积分来累积具有-30dB目标信号的单脉冲信噪比的微波SAR是常见的 。 SAL也应具有相似的性能,并可完全引入SAR信号处理方法。 2014年 ,蒙大拿州立大学进行了弱回波SAL成像实验 ,证明SAL可以利用接近单光子的分辨率单元的回波能量进行相干成像。假设相干成像 ,图像信噪比为0dB。对于10个脉冲,目标的单脉冲信噪比约为-10 dB。该实验从一个方面表明SAL具有良好的弱信号检测能力。

                                                          由于SAL使用相干检测系统,因此本地振荡器信号的存在使得目标弱回波能够执行光电转换以用于随后的相干和非相干累积。检测性能应该比目前的单光子探测器好得多。这个功能值得关注 。  。

                                                          中国科正规赌钱网电子学研究所李道静研究团队对SAL非成像衍射光学系统及其检测性能进行了有益的探讨 。相关研究工作发表在《雷达学报》2018年第2期“合成孔径激光雷达光学系统和距离分析”(李道静,胡伟)。

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