专利名称：合成孔径激光成像雷达光学成像处理系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及合成孔径激光成像雷达，特别是一种合成孔径激光成像雷达光学成像处理系统，利用光学成像处理的方式实现雷达照射目标的孔径合成成像。
背景技术：
合成孔径激光成像雷达(SAIL)的原理取之于射频领域的合成孔径雷达(SAR)原理，是国外报道的能够在远距离获得厘米量级分辨率的唯一的光学成像观察手段。合成孔径激光成像雷达的发射激光采用光频线性调制即啁啾调制，光电外差接收采用去斜解调方式即采用同样的啁啾发射激光作为外差本机振荡器光束，因此得到了在距离向包含距离信息和在方位向包含相位历程信息的回波差频信号。目标面上每个点的回波信号相位距离向为与距离向快时间有关的线性项相位，方位向为与方位向慢时间有关的二次项相位。2002年以来，合成孔径激光成像雷达在实验室先后得到了验证参见文 献 1:M.Bashkansky, R.L.Lucke, E.Funk, L.J.Rickard, andj.Reint jes,uTwo-dimensional synthetic apertureimagingintheopticaldomain, ” OpticLetters,Vol.27, ppl983-1985 (2002),；文献 2:W.Buell, N.Marechal, J.Buck, R.Dickinson, D.Kozlowski, T.Wright, andS.Beck, “DemonstrationsofSyntheticAperturelmagingLadar,” Proc.0fSPIEVol.5791ppl52_166 (2005)，；文献3:周煜，许楠，栾竹，闻爱民，王利娟，孙建锋，刘立人，尺度缩小合成孔径激光雷达的二维成像实验，光学学报，Vol.31 (9) (2011)，；文献4:刘立人，周煜，职亚楠 ，孙建锋，大口径合成孔径激光成像雷达演示样机及其实验室验证，光学学报，Vol.29(7):2030 2032(2011)，2006年在美国国防先进计划局支持下的雷声公司和诺格公司分别实现了机载合成孔径激光雷达实验(无任何细节报道)参见文献5:J.Ricklin, M.Dierking, S.Fuhrer, B.Schumm, andD.Tomlison, “Synthetic apertureladarfortacticalimaging, jDARPAStrategicTechno1gyOffice.。2011 年，洛马公司对 1.6 公里处的地面目标实现了机载合成孔径激光成像雷达成像实验参见文献6 =Brianff.Krause,JoeBuck, ChrisRyan, DavidHwang, PiotrKondratko, Andrew Malm, AndyGleason “SyntheticApertureLadarFIightDemonstration,，，。在上述所有相关报道中参见文献1、2、3、4、5、6，回波信号的成像处理方式都是数字成像处理方式，即将光电接收和数字化之后的回波信号首先进行快速傅里叶变换实现目标距离向聚焦成像，然后将距离向聚焦成像后的信号采用空间的二次项匹配滤波实现目标的方位向聚焦成像。这两步在时间上有先后顺序，不能同时进行，然而，随着未来对星载和机载合成孔径激光成像雷达成像分辨率的提高以及实时成像处理的要求，雷达采集的数据量必然会大大增加，对数字成像处理方式的运算和传输速度提出了严峻的挑战。

发明内容
本发明要解决的技术问题在于提出一种合成孔径激光成像雷达的光学成像处理系统，该光学成像处理系统利用光学成像处理的方式实现对雷达探测目标的孔径合成成像，由于光学处理装置的快速及并行处理能力，使得雷达回波信号的处理时间相对于传统的数字处理方式大大缩短，实现实时成像，是合成孔径激光成像雷达的重要技术改进。本发明的技术解决方案如下:—种合成孔径激光成像雷达的光学成像处理系统，其特征在于其构成包括复值处理单元、数据抽样与相位提取单元、激光器、准直扩束器、纯相位液晶空间光调制器、焦距为fa的柱面透镜、焦距为ft的球面透镜、CCD、计算机，所述的焦距为fa的柱面透镜的焦距
权利要求
1.一种合成孔径激光成像雷达的光学成像处理系统，其特征在于其构成包括复值处理单元(I)、数据抽样与相位提取单元(2)、激光器(3)、准直扩束器(4)、纯相位液晶空间光调制器(5)、焦距为fa的柱面透镜(6)、焦距为ft的球面透镜(7)、CXD(8)、计算机(9)，所述的焦距为fa的柱面透镜(6)的焦距4 ，式中，As为合成孔径激光成像雷达发射激光中心波长，f为合成孔径激光成像雷达光学足趾等效曲率半径，λ为所述的激光器(3)的发射激光波长，b为所述的纯相位液晶空间光调制器(5)的方位向相位信号加载方向边长，Bs为合成孔径激光成像雷达光学足趾方位向长度，所述的复值处理单元(I)的输出端接所述的数据抽样与相位提取单元(2)，所述的数据抽样与相位提取单元(2)的输出端接所述的纯相位液晶空间光调制器(5)的第一输入端,沿所述的激光器(3)激光输出的主光轴上依次是所述的准直扩束器(4)、纯相位液晶空间光调制器(5)、柱面透镜(6)、球面透镜(7)、CXD (8)、计算机(9)，所述的纯相位液晶空间光调制器(5)与所述的柱面透镜(6)紧贴放置，所述的纯相位液晶空间光调制器(5)距离向相位信号加载方向与所述的柱面透镜(6)的母线方向平行，所述的柱面透镜(6)在所述的球面透镜(7)的前焦面上，所述的CCD (8)在所述的球面透镜(7)的后焦面上，所述的CXD (8)的输出端接所述的计算机(9)的输入端；所述的数据复值处理单元(I)对合成孔径激光成像雷达的目标回波信号进行复值处理，所述的数据抽样与相位提取单元(2)对所述的复值处理后的合成孔径激光成像雷达的目标回波信号进行抽样与相位提取，形成所述的纯相位液晶空间光调制器(5)的相位调制信号，该相位调制信号经由数据线加载到所述的液晶空间光调制器(5)上； 由所述的激光器(3)发出的激光经过准直扩束器(4)照射到所述的纯相位液晶空间光调制器(5)，在该液晶空间光调制器(5)经所述的相位调制信号的相位调制后经过所述的柱面透镜(6)、球面透镜(7)进行成像处理形成目标像，该目标像由所述的CXD (8)接收并由所述的计算机(9)显 示。
全文摘要
一种合成孔径激光成像雷达的光学成像处理系统，构成包括复值处理单元、数据抽样与相位提取单元、激光器、准直扩束器、纯相位液晶空间光调制器、柱面透镜、球面透镜、CCD和计算机，本发明利用光学处理的方式，实现对雷达探测目标的孔径合成成像，与传统的数字成像处理方式相比，大大缩短数据处理时间，实现实时图像获取，是合成孔径激光成像雷达重要的技术改进，在未来机载及星载合成孔径激光成像雷达系统中有广泛应用前景。
文档编号G01S17/89GK103235299SQ20131013948
公开日2013年8月7日 申请日期2013年4月19日 优先权日2013年4月19日
发明者孙志伟, 职亚楠, 孙建锋, 周煜, 侯培培, 许倩, 卢智勇, 刘立人 申请人:中国科学院上海光学精密机械研究所