逆合成孔徑成像激光雷達(dá)算法研究.pdf

1、逆合成孔徑成像激光雷達(dá)(InverseSyntheticApertureImagingLidar，ISAIL)是逆合成孔徑技術(shù)與相干激光雷達(dá)的結(jié)合，以激光作為發(fā)射信號(hào)，使用大帶寬激光信號(hào)和虛擬的合成孔徑來實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程目標(biāo)的超高分辨率成像。與常規(guī)的激光雷達(dá)相比，由于引入了逆合成孔徑技術(shù)，其空間分辨率不會(huì)隨著觀測(cè)距離的增加而變差；與傳統(tǒng)的逆合成孔徑微波雷達(dá)相比，由于激光信號(hào)的波長(zhǎng)更短，可以獲取遠(yuǎn)距離目標(biāo)的細(xì)節(jié)信息，是一種新型主動(dòng)遙感探測(cè)成像技術(shù)

2、。
　　由于ISAIL波長(zhǎng)在微米量級(jí)，而分辨率在厘米量級(jí)甚至亞厘米量級(jí)，所以相位誤差尤其是二次相位誤差非常嚴(yán)重。因此如何減小回波相位誤差的影響，對(duì)成像目標(biāo)進(jìn)行有效的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償，是將ISAIL推向應(yīng)用的重要研究?jī)?nèi)容。本文圍繞中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)(合成孔徑成像激光雷達(dá)成像算法研究，No.K5051202041)和國(guó)家自然科學(xué)基金(合成孔徑成像激光雷達(dá)成像技術(shù)的研究，No.61001210)的研究?jī)?nèi)容，以ISAIL方位向信號(hào)處理為主要研

3、究對(duì)象，針對(duì)二次相位產(chǎn)生的圖像散焦問題展開研究。
　　主要的研究?jī)?nèi)容可以概述為以下三部分：
　　1、基于時(shí)頻分析的成像算法，從S-method原理出發(fā)，提出了一種適用于線性調(diào)頻信號(hào)(LFM)的時(shí)頻分析方法，該方法將重排原理運(yùn)用到S-method中，有效地提高了信號(hào)時(shí)頻分布的聚集性；然后將該方法與傳統(tǒng)的距離-多普勒算法相結(jié)合，提出了一種適用于ISAIL的修正距離-多普勒成像算法，有效地解決了圖像方位向散焦問題，仿真實(shí)驗(yàn)和實(shí)測(cè)數(shù)

4、據(jù)證實(shí)了算法的有效性。
　　2、分析了目標(biāo)均勻轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)二次相位產(chǎn)生的原因及其對(duì)ISAIL成像的影響，然后從目標(biāo)模型出發(fā)，提出了一種基于二次相位估計(jì)的成像方法。該方法通過粗略估計(jì)二次相位系數(shù)，設(shè)定搜索范圍，進(jìn)行一維搜索獲得二次相位的精確估計(jì)值，進(jìn)而進(jìn)行相位補(bǔ)償，較好地解決了方位向的散焦問題。最后通過線性調(diào)頻信號(hào)實(shí)驗(yàn)和點(diǎn)目標(biāo)模型仿真實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了算法的有效性。
　　3、針對(duì)目標(biāo)非均勻轉(zhuǎn)動(dòng)所導(dǎo)致的圖像散焦的問題，提出一種基于參數(shù)估計(jì)的