第42卷袁第7期2005年7月激光与光电子学进展Vol.42,No.7July2005合成孔径激光雷达1中国科学院电子学研究所袁北京100080?2中国科学院研究生院袁北京100039?摘要技术遥关键词合成孔径激光雷达分辨率外差探测简要介绍了合成孔径激光雷达的基本原理和国内外研究现状袁并分析了发展合成孔径激光雷达需要解决的关键张云1,2吴谨1唐永新1SyntheticApertureLadarChineseBeijing?1InstituteofElectronics,TheAcademyAcademyofSciences,100039100080?2GraduateSchoolofChineseofSciences,BeijingAbstractKewwordsTheprincipleandprogressofsyntheticapertureladarareintroduced.Thekeytechniquesindevelopingsyntheticapertureladarresolutionheterodynedetectionsyntheticapertureladarsystemarebrieflyreviewed.ZHANGYun1,2WUJin1TANGYongxin11引言工作在微波波段的合成孔径雷达袁可以全天候远距离工作袁能够以超过衍射极限的分辨率提供地面测绘资料和图像[2]遥目前袁机载0.3m袁星载合成孔径雷达的分辨率个重要发展方向遥出了野多普勒波束锐化冶的思想袁通过雷达运载平台与地面目标的相Year航空公司的卡尔威利首先提窑自1951年6月袁美国Good2合成孔径激光雷达基本原理[3]合成孔径激光雷达是一个有源系统袁包括用紫外尧可见光尧红外和太赫兹作辐射源的合成孔径成激光发射源与接收装置渊探测器冤同在一个运动平台上遥在平台的运动过程中袁在一个位置用一个小孔径天线发射光束对目标场进行照射袁并对目标场回波信号进行采样袁探测器接收来自目标的散射光的强度和相位信息袁完毕后移动到下一个位置袁如此进行下去直到平台移过整个合成孔径长度遥通过对回波信号进行综合数据处理袁可以得到高分辨率目标图像遥合成孔径激光雷达图像的分辨率为像遥在合成孔径成像系统中袁一般合成孔径雷达的分辨率可达到可达5m以内遥随着在各方面应用的需求袁希望获得更高分辨率的图像遥因而人们希望将微波波段的合成孔径雷达技术移植到光学波段袁用激光器作辐射源来实现合成孔径成像遥利用激光器作辐射源的合成孔径雷达称为合成孔径激光雷达遥由于工作频率远高于微波袁合成孔径激光雷达对于相对运动速度相同的目标可产生更大的多普勒频移袁因而可以提供更高的方位分辨率遥鉴于合成孔径激光雷达的这种优越性能袁其研究工作近些年来受到了重视袁成为激光雷达的一高雷达的方位分辨率遥这一概念[1]对运动所产生的多普勒频率来提的出现实际上标志了合成孔径雷达技术的诞生遥1953年美国首次研制成功机载合成孔径雷达遥1978年美国首次发射成功星载合成孔径雷达遥我国于20世纪70年代末术的研究遥1979年袁中国科学院电子学研究所研制的机载侧视合成孔径雷达获得了我国第一批合成孔径雷达图像遥经过半个世纪的发展袁合成孔径雷达在地形测绘尧资源勘探尧军事侦察尧目标识别及火控系统等方面获得了广泛的应用遥收稿日期:2004-12-2048开始合成孔径雷达成像理论与技第42卷袁第7期2005年7月激光与光电子学进展际的探测器输出中将会有M个这成孔径长度内发射M个脉冲袁在实Vol.42,No.7July2005距离方向院rr=c袁其中袁c为2B光速袁B为雷达发射信号带宽遥方位方向院ra=D袁其中袁D为2在发射孔径运动而目标固定的情况下进行的袁获得了真正意义上的合成孔径激光雷达图像遥2000年前后袁日本的Yoshikado样的项袁对应着M个不同的拍频袁对这些采样进行离散傅里叶变换并进行相应的数据处理袁便可得到目标区域的高分辨率图像遥每个拍频与一个距离单元相对应遥平台上发射天线的直径遥相位信息一般采用外差探测遥冲波袁脉冲宽度为tpul袁记为假设发射波为线性调频的啁啾脉F(t)=Eexp[j2p(f0+Kt/2)t]渊1冤S和ArugaT对红外合成孔径激光雷达成像进行了可行性计算和实光器袁一个作为发射机袁另一个作验验证[14袁15]遥他们采用两个CO2激3合成孔径激光雷达研究现状20世纪60年代末70年代初就有人开始研究光波波段的合成孔径技术[4~7]为本征振荡机袁来实现外差探测遥实验中对静目标成像用一个小的孔径对数据进行收集曰对于自身幅度变化和转动可忽略并沿直线运动的目标袁采