高分辨率宽测绘带合成孔径激光雷达技术的研究

Synthetic aperture ladar (SAL) is the ideal sensor for the earth observation with high resolution from the long distance. However, for the trade off the high resolution and the swath width in the single transmitter single receiver SAL system, the swath for the SAL is restricted to a narrow range. This project will study detaily the reason of the narrow swath for the single transmitter single receiver SAL, and focus on the realization of the high resolution SAL with wide swath through multiple transmitter multiple receiver method. We also research the mechanism of the data acquisition for the multiple transmitter multiple receiver SAL system and deeply study the error compansation technique and the imaging technique for the high resolution SAL with wide swath. We will develop the system design technique and signal processing technique for the typical application of the high resolution SAL with wide swath, such as the channel error compensation, the de-ambiguity algorithm, the motion compensation technique ,imaging technique and so on. The production of this project will extend the concept and the meaning of the SAL, and will present the theory and algorithm basis for the high resolution SAL with wide swath system to the typical applications in the future.

合成孔径激光雷达（SAL）作为未来远距离高分辨率对地观测的理想方式。但是由于单发单收SAL系统中，高分辨率与宽测绘带的矛盾，使单发单收SAL测绘带窄而使其应用受到限制。本课题将针对限制单发单收SAL测绘带的原因，重点关注采用多发多收方式实现高分辨率宽测绘带SAL的体制，探究多发多收SAL的数据获取机制，针对不同体制下多发多收SAL的信号模型，深入研究高分辨率宽测绘带SAL的误差补偿技术和成像技术。探索适于典型应用高分辨率宽测绘带SAL的系统设计和信号技术。项目的研究成果将拓展SAL成像的概念和内涵，为未来针对典型应用的高分辨率宽测绘带系统的提出和研制提供理论和方法基础。

随着雷达成像技术应用领域的扩大，通过更高分辨率的目标图像获取目标更为细节的信息成为一种需求。合成孔径激光雷达(Synthetic Aperture Ladar，SAL)为这种需求提供了一种理想的解决方案。然而单发单收的SAL系统的距离向测绘带宽极小，缺少实用性。因而SAL系统的研究热点是如何在高分辨率的情况下实现宽幅的对地观测成像。.本项目研究了采用多发多收体制实现高分辨率宽测绘带SAL成像的方法，针对MIMO-SAL体制所特有的模糊问题，我们提出了采用自适应波束形成的解模糊成像方法。针对高分辨率SAL系统需要大带宽的线性调频信号，我们利用DFB激光器输出频率与驱动电流的关系，设计了基于自外差光电锁相技术实现高度大带宽的线性调频信号。采用这种技术可以实现调频带宽为100GHz的线性调频信号。针对光电探测过程中，温度变化会对探测器性能的影响下降，我们还研究了具有温度变化免疫的接收探测系统。此外，我们还研究了SAL系统的振动补偿技术和下视三维的SAL成像技术。项目在高分辨率宽测绘带SAL的实现体制和高速大带宽线性调频信号的产生方面产生了突破性进展。.这些研究成果在今后的国防和国家安全领域有着潜在的应用，主要表现在：1. 高分辨率对地观测方面，在未来战场中，对战场动态的精细化观察是必然的趋势，高分辨率宽测绘带的SAL系统可以实现厘米级以下的对地成像；2. 在高精度测距方面，采用线性调频信号的扫描式三维测量系统，对目标距离的测绘可以达到几十微米这个技术可以应用于装备制造；3. 项目的研究成果也可以应用于高分辨率对空间目标的观测。.