步详细说明，但不应以此限制本发明的保护范围。
[0038] 直视合成孔径激光成像雷达原理框图如附图1所示，其中发射端主要包括（1)激 光器，（2)偏振分束装置，（3)交轨向透镜，（4)顺轨向透镜，（5)偏正合束装置，（6)发射装 置，（7)交轨向相位控制装置；接收端主要包括（8)接收望远镜，（9)分束装置，（10)平衡光 电探测器，（11)电脑。
[0039] 单频单模激光由（1)激光器发出，经过（2)偏振分束装置分为两束正交偏振的光 束，（7)交轨向相位控制装置经过控制（3)交轨向透镜对交轨向光束进行相位调制，顺轨向 光束经过（4)顺轨向透镜与交轨向光束在（5)偏振合束装置合为一束激光，经（6)发射装 置发射出去。发射的回波信号经过（8)接收望远镜之后，光斑尺寸变小，在经过（9)分束装 置分为两束功率相等的光束，最终通过（10)平衡光电探测器将光信号转化为电信号，输入 (11)电脑进行后期处理。
[0040] 下面根据附图2,对交轨向变标重采样算法进行说明。
[0041] ①通过控制直视合成孔径激光成像雷达的交轨向相位控制装置使交轨向透镜做 正弦往返运动，设正弦运动轨迹为Asin (2 π ftf)，则接收到的相位为：
[0042]
[0043] 式中，A为交轨向相位控制装置做正弦运动的振幅，f为交轨向相位控制装置运动 的频率， Xp为目标面点目标的横坐标位置，S为相位偏置常数，R i为发射光场的等效二次项 曲率半径，tf为透镜运动时间；
[0044] 发射内光场经调制后，照射到目标面上。针对目标面上的一点（xp，yp)，直视合成 孔径激光成像雷达接收到的回波信号为：
[0045]
[0046] 其中a为传播过程中的各种常数项，λ为发射激光波长，tj|达运动的慢时间（雷 达运动时间t = ts+nXtf) Jt1为交轨向采样时间宽度，T s为顺轨向采样时间宽度。
[0047] ②交轨向时间变标：当正弦运动轨迹Asin(23iftf)的触发位置选在-A'，其 中-A彡-A' <0,对应的起始采样时间St1=Brcsin (A' /A)/2 Jif，转化成的线性运动 轨迹
丨此时对应的时间?
[0048] 设采样点数为Nf，采样频率为€ ，采样均匀时间序列为：
[0049]
[0050] tf,n为均匀采样时刻；
[0051] 由正弦运动轨迹Asin (2 π ftf)转化成线性运动时对应的时间为：
[0055] ③交轨向重采样：用插值法在这些非均匀时间序列对应的值中插出均匀时间序列 对应的值：
[0056]
[0057] 即：
[0058] V tI J \ tI J
[0059] 式中：b = 4π (XfSVXRp a为传播过程中的常数，a'为激光传播过程以及重采 样插值过程产生的常数项；
[0060] ④交轨向傅里叶变换：利用分离变量法提取交轨向数据，进行交轨向傅里叶变 换：
[0061]
[0062] 其中，ξ与目标点横坐标有关，可以作为雷达成像的横坐标；
[0063] ⑤顺轨向共辄匹配滤波，公式如下：
[0064]
[0065] 其中，?表示自相关运算，a"表示共辄匹配滤波之后的常数项，共辄匹配滤波函
[0066] 至此，实现直视合成孔径激光成像雷达在交轨向和顺轨向的成像。正弦相位时成 像与变标重采样后成像如附图4所示。
[0067] 综上，可以看出此算法以正弦相位代替线性相位，可以减小对交轨向相位控制装 置在高速往返运动时的损伤。在实际应用中，由于电机匀速线性往返运动的两端存在一定 的非线性，所以采样时间宽度往往要低于交轨向扫描时间宽度，而此算法通过扩展交轨向 采样时间宽度，在雷达成像质量上，有了很大的改善，对于未来雷达的机载具有重要意义。
【主权项】
1. 一种基于直视合成孔径激光成像雷达的交轨向变标重采样方法，其特征在于，包括 如下方法： ① 通过控制直视合成孔径激光成像雷达的交轨向相位控制装置使交轨向透镜做正弦 往返运动，设正弦运动轨迹为Asin(2Jrftf)，则接收到的相位为：式中，A为交轨向相位控制装置做正弦运动的振幅，f为交轨向相位控制装置运动的频 率，xp为目标面点目标的横坐标位置，S为相位偏置常数，R:为发射光场的等效二次项曲率 半径，tf为透镜运动时间； ② 交轨向时间变标：当正弦运动轨迹Asin(23Tftf)的触发位置选在-A'，其 中-A彡-A' <0,对应的起始采样时间Stiiarcsir^A' /A)/2iif，转化成的线性运动 轨迹为设采样点数为Nf，采样频率为€ ，采样均匀时间序列为： Atfin为均匀采样时刻； 由正弦运动轨迹Asin(2Jrftf)转化成线性运动时对应的时间为：③ 交轨向重采样：用插值法在这些非均匀时间序列对应的值中插出均匀时间序列对应 的值：式中：b =4JI(Xp+S)/A&，a为传播过程中的常数，a'为激光传播过程以及重采样插 值过程产生的常数项； ④ 交轨向傅里叶变换：利用分离变量法提取交轨向数据，进行交轨向傅里叶变换：其中，I与目标点横坐标有关，可以作为雷达成像的横坐标； ⑤顺轨向共辄匹配滤波，公式如下：其中，?表示自相关运算，a"表示共辄匹配滤波之后的常数项，共辄匹配滤波函数为至此，实现直视合成孔径激光成像雷达在交轨向和顺轨向的成像。
【专利摘要】一种基于直视合成孔径激光成像雷达的交轨向变标重采样的方法，通过交轨向相位控制装置控制交轨向透镜做正弦往返运动，对交轨向透镜正弦运动时进行单向均匀采样(交轨向相位为正弦相位)下的回波数据进行变标，变标后的时间为非均匀的采样时间(交轨向相位为线性相位)，然后以均匀的时间在变标后的非均匀时间之中进行重采样运算，从而得到一系列满足直视合成孔径激光成像雷达交轨向处理要求的均匀时间线性相位数据，最终通过傅里叶变换实现交轨向成像，实现顺轨向聚焦成像。本发明实现了合成孔径激光成像雷达的交轨向成像，对成像精度、分辨率有一定程度的提高，在未来机载以及星载合成孔径激光成像雷达系统中有广泛应用前景。
【IPC分类】G01S17/89
【公开号】CN105093236
【申请号】CN201510478263
【发明人】孙建锋, 李光远, 卢智勇, 张宁, 蔡光宇, 张国, 贾昱成, 刘立人
【申请人】中国科学院上海光学精密机械研究所
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2015年8月6日