合成孔徑激光成像雷達原理和系統(tǒng)

第1章合成孔徑激光成像雷達導論1
1.1概述1
1.2側視合成孔徑激光成像雷達5
1.2.1光纖發(fā)射和接收結構的啁啾側視SAIL系統(tǒng)的突破和發(fā)展7
1.2.2望遠鏡發(fā)射和接收結構的啁啾側視SAIL系統(tǒng)的發(fā)展14
1.2.3偽隨機編碼側視SAIL的發(fā)展18
1.3直視合成孔徑激光成像雷達18
參考文獻21

第2章合成孔徑激光成像雷達的數(shù)理基礎和關鍵子系統(tǒng)24
2.1光束傳播理論24
2.2光學天線理論和結構25
2.2.1基于衍射的光學發(fā)射天線26
2.2.2基于成像的光學發(fā)射天線27
2.2.3離焦望遠鏡接收天線30
2.2.4雙向環(huán)路發(fā)射接收望遠鏡33
2.3光學相干探測及方向性函數(shù)41
2.3.1光學外差探測及其方向性函數(shù)41
2.3.2偏振干涉自差接收探測46
2.4成像算法46
2.4.1一維傅里葉變換和一維匹配濾波47
2.4.2二維傅里葉變換成像算法49
參考文獻57

第3章線性調頻側視合成孔徑激光成像雷達59
3.1線性調頻側視SAIL的基本原理和結構59
3.2合成孔徑激光成像雷達的數(shù)據(jù)收集過程60
3.2.1矩形孔徑SAIL61
3.2.2圓孔徑SAIL的成像分辨率及影響因素分析65
3.2.3交軌向成像分辨率分析69
3.3合成孔徑激光成像雷達工作模式71
3.3.1統(tǒng)一工作模式的二維數(shù)據(jù)收集方程73
3.3.2基本工作模式分解76
參考文獻79

第4章偽隨機相位編碼側視合成孔徑激光成像雷達81
4.1引言81
4.2偽隨機相位編碼側視SAIL原理81
4.3偽隨機相位編碼SAIL的多普勒影響分析92
4.4偽隨機相位編碼SAIL的驗證94
參考文獻97

第5章直視合成孔徑激光成像雷達98
5.1引言98
5.2直視SAIL基本原理98
5.2.1直視合成孔徑激光成像雷達的一般性結構99
5.2.2信息獲取過程102
5.2.3信息處理過程106
5.2.4分析和討論106
5.3直視SAIL的正交偏振雙通道波面變換發(fā)射器109
5.3.1交軌向雙透鏡平移調制方式111
5.3.2交軌向單透鏡轉動方式114
5.3.3交軌向單棱鏡轉動方式117
5.3.4交軌向單反射鏡偏轉方式119
5.3.5交軌向單傾斜鏡旋轉方式121
5.4直視合成孔徑激光成像雷達工作模式124
5.4.1條帶掃描模式124
5.4.2靜態(tài)掃描模式124
5.4.3聚束／滑動聚束模式132
參考文獻143

第6章合成孔徑激光成像雷達關鍵問題145
6.1回波信號復數(shù)化145
6.1.1光頻復數(shù)化方法145
6.1.2數(shù)字域復數(shù)化方法148
6.2初始相位同步149
6.2.1側視SAIL初始相位同步149
6.2.2直視SAIL初始相位同步150
6.3目標退偏振效應151
6.3.1側視外差平衡探測152
6.3.2直視自差平衡探測152
6.3.3直視自差平衡探測偏振影響的克服154
6.4大氣信道的影響155
6.4.1大氣消光效應的影響156
6.4.2等暈角區(qū)域的限制156
6.4.3復圖像與調制傳輸函數(shù)157
6.4.4系綜平均的調制傳輸函數(shù)和分辨率158
6.4.5湍流引入相位誤差159
6.5直視SAIL的交軌向正弦調制的非線性影響163
6.5.1準幾何光學法相位函數(shù)的光學傅里葉變換方法163
6.5.2正弦調制的線性和非線性近似條件分析168
6.5.3三次相位項交軌向成像分辨率加寬效應的分析169
6.5.4順軌向相位二次項多普勒效應及其補償171
參考文獻173

第7章合成孔徑激光成像雷達的時間和空間頻譜174
7.1側視SAIL的時間和空間頻譜174
7.1.1側視啁啾SAIL交軌向的頻譜分布174
7.1.2側視偽隨機相位編碼SAIL交軌向的頻譜分布175
7.2直視SAIL的時間和空間頻譜178
7.2.1透射式交軌向雙柱面透鏡平移調制178
7.2.2透射式單透鏡轉動182
7.2.3透射式單棱鏡轉動184
7.2.4反射式交軌向單反射鏡偏轉186
7.2.5反射式交軌向單傾斜鏡旋轉187
7.3空間域順軌向空間帶寬189
7.3.1側視SAIL189
7.3.2直視SAIL190
7.4側視SAIL和直視SAIL頻譜的比較190
參考文獻190

第8章合成孔徑激光成像雷達的信噪比192
8.1SAIL信號采集和處理192
8.1.1直視SAIL的信號采集和處理192
8.1.2側視SAIL的信號采集和處理198
8.2噪聲功率譜202
8.3SAIL成像的信噪比205
8.3.1直視SAIL信噪比205
8.3.2側視SAIL信噪比206
8.4數(shù)據(jù)采樣的傅里葉變換影響207
8.5討論208
參考文獻208

第9章SAIL的激光散斑效應210
9.1引言210
9.2SAIL時空散斑特性212
9.2.1目標面反射散射場特性212
9.2.2合成孔徑激光成像雷達散斑的相干特性和平均尺寸213
9.2.3側視SAIL接收面的激光散斑的波長特性217
9.2.4光學接收天線散斑孔徑積分場的相干函數(shù)219
9.2.5側視和直視SAIL的光學接收天線散斑孔徑積分的相干函數(shù)225
9.2.6理想散斑下的側視和直視SAIL的（順軌向）成像起伏特性230
9.3抑制激光散斑效應方法233
9.3.1滑動聚束模式233
9.3.2多發(fā)射／多接收／多波長的多通道結構235
9.4小結238
參考文獻238

第10章合成孔徑激光成像雷達光學成像處理240
10.1基于二維傅里葉變換的光學成像處理240
10.1.1二維傅里葉變換光學處理器240
10.1.2SAIL二維傅里葉變換光學處理驗證246
10.2基于單像散透鏡的光學成像處理249
10.2.1基于單個實像散透鏡的SAIL光學處理器249
10.2.2基于單個虛柱面透鏡的光學處理器258
10.3基于光折變全息的光學并行成像處理261
10.3.1Fe： LiNbO3晶體波面記錄273
10.3.2基于Fe： LiNbO3晶體的SAIL光學像重建275
10.4直視SAIL的光學成像處理277
參考文獻279

第11章合成孔徑激光成像雷達的實驗室調試和性能驗證281
11.1SAIL綜合測試平臺281
11.1.1側視SAIL的綜合測試平臺281
11.1.2直視SAIL的綜合測試平臺287
11.2SAIL的調試和性能驗證290
11.2.1尺度縮小側視SAIL的二維成像實驗290
11.2.2大口徑側視SAIL演示樣機及其實驗室驗證292
11.2.3側視SAIL原理樣機外場實驗295
11.2.4直視SAIL的實驗室調試和成像驗證298
11.2.5直視SAIL的外場實驗300
11.2.6不同天氣對直視SAIL的成像影響實驗304
11.2.7直視SAIL的飛行驗證實驗307
11.2.8直視SAIL飛行試驗姿態(tài)擾動補償312
11.2.9直視SAIL的遠程成像實驗319
11.2.10直視逆SAIL外場成像試驗321
參考文獻327

第12章其他合成孔徑激光成像雷達329
12.1菲涅耳望遠鏡全孔徑合成的成像激光雷達329
12.1.1基本原理331
12.1.2實驗室驗證336
12.2自干涉3D成像雷達339
12.2.1自干涉直視SAIL的結構340
12.2.2信息獲取和處理過程341
12.3非相干合成孔徑激光成像雷達350
12.3.1非相干合成孔徑激光成像雷達原理351
12.3.2聚束非相干合成孔徑激光成像雷達成像驗證362
參考文獻367
附錄370
附錄A穩(wěn)相法一維相位函數(shù)的傅里葉變換近似求解370
附錄B匹配濾波算法376
索引377