專利名稱：合成孔徑激光成像雷達的多子孔徑光學(xué)接收天線系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及合成孔徑激光成像雷達，是一種合成孔徑激光成像雷達的多子孔徑光學(xué)接收天線系統(tǒng)，在結(jié)構(gòu)上把一個光學(xué)天線孔徑分解成多個形狀和尺寸相同的子孔徑，然后采用相應(yīng)的多光電探測器和處理器作多子孔徑通道的接收和圖像處理，多子孔徑通道的圖像通過數(shù)字復(fù)合器采用非相干疊加的方式產(chǎn)生最終的成像輸出。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)大口徑光學(xué)天線所具有的接收較大回波能量的優(yōu)點，同時也能夠?qū)崿F(xiàn)子孔徑光學(xué)天線所具有的較大外差接收視場的特點，因此可以解決大口徑光學(xué)天線外差接收視場較小與小口徑光學(xué)天線接收能量較低之間存在的矛盾，由于光學(xué)接收孔徑增大也有利于減弱目標(biāo)回波的激光散斑效應(yīng)。多子孔徑光學(xué)接收天線系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上也很容易與發(fā)射光學(xué)天線組合成一個同軸的合成孔徑激光成像雷達光學(xué)接收/發(fā)射天線系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
合成孔徑激光成像雷達(光學(xué)SAR)的原理取之于射頻領(lǐng)域的合成孔徑雷達(SAR) 原理，是能夠在遠距離得到厘米量級分辨率的唯一的光學(xué)成像觀察手段，由于光頻率高于微波頻率大約六個數(shù)量級，因此實施方法和關(guān)鍵技術(shù)完全不同。合成孔徑激光成像雷達的天線采用光學(xué)望遠鏡，光學(xué)天線用于激光光束發(fā)射時其發(fā)散角相當(dāng)于天線口徑的衍射角， 光學(xué)天線用于光學(xué)外差接收時其接收視場角也相當(dāng)于天線口徑的衍射角，因此在一般情況的設(shè)計下光學(xué)接收天線與光學(xué)發(fā)射天線的口徑相同(參考文獻1，2，3，4，幻或者為同一個望遠鏡系統(tǒng)。合成孔徑激光成像雷達的發(fā)射激光發(fā)散角和外差接收視場角共同作用在目標(biāo)面上的尺度或者面積稱為光學(xué)足址。合成孔徑激光成像雷達的設(shè)計上一般需要實現(xiàn)盡量大的光學(xué)足址，并且獲得盡量大的目標(biāo)回波能量，前者要求光學(xué)天線的孔徑足夠小，而后者要求光學(xué)天線的孔徑足夠大， 因此光學(xué)天線口徑大小的選擇在光學(xué)足址和回波接收能量之間存在內(nèi)在矛盾。應(yīng)當(dāng)注意， 合成孔徑激光成像雷達在數(shù)據(jù)收集過程中激光散斑效應(yīng)將造成目標(biāo)點回波的附加相位和振幅波動，嚴重影響成像質(zhì)量，而減弱散斑效應(yīng)的重要途徑是增大接收孔徑的尺度，這又與大光學(xué)足址的需求產(chǎn)生矛盾。因此需要發(fā)明一種方案，其具備大能量接收能力和減弱散斑效應(yīng)的等效大尺度光學(xué)接收天線孔徑，但是同時具有小尺度光學(xué)天線孔徑的大的外差接收視場角。下面是現(xiàn)有的有關(guān)參考文獻(I)A. E. Siegman,The antenna properties of optical heterodyne receivers, Proceedings ofThe IEEE，1966，54 (10)，1350-1356.(2) R. L. Lucke, M. Bashkansky, J. Reintjes, and F. Funk, Synthetic aperture ladar(SAL) !fundamental theory, design equations for a satellite system, and laboratorydemonstration, NRL/FR/7218-02-10，051，Naval Research Laboratory, Dec. 26,2002.(3)劉立人，合成孔徑激光成像雷達(I)離焦和相位偏置望遠鏡接收天線[J]，光學(xué)學(xué)報，2008，沘(5) :997-1000.(4)劉立人，合成孔徑激光成像雷達(II)空間相位偏置發(fā)射望遠鏡[J]，光學(xué)學(xué)報，2008，28 (6) :1197-1200.(5)劉立人，合成孔徑激光成像雷達(III)雙向環(huán)路發(fā)射接收望遠鏡[J]，光學(xué)學(xué)報，2008，28 (7) :1405-1410.

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種合成孔徑激光成像雷達的多子孔徑光學(xué)接收天線系統(tǒng)，本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)大口徑光學(xué)天線所具有的接收較大回波能量的優(yōu)點，同時也能夠?qū)崿F(xiàn)子孔徑光學(xué)天線所具有的較大外差接收視場的特點，因此可以解決大口徑光學(xué)天線外差接收視場較小與小口徑光學(xué)天線接收能量較低之間存在的矛盾，由于光學(xué)接收孔徑增大也有利于減弱目標(biāo)回波的激光散斑效應(yīng)。多子孔徑光學(xué)接收天線系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上也很容易與發(fā)射光學(xué)天線組合成一個同軸的合成孔徑激光成像雷達光學(xué)接收/發(fā)射天線系統(tǒng)。本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下一種合成孔徑激光成像雷達的多子孔徑光學(xué)接收天線系統(tǒng)，特點在于其構(gòu)成包括依次的孔徑光闌、接收主鏡、多通道光電接收機和圖像合成器，所述的孔徑光闌上面開設(shè)有多個相同的子孔徑，該孔徑光闌位于所述的接收主鏡的前焦面，所述的多通道處理器包括多個子孔徑通道處理器，每個子孔徑通道處理器由依次的光學(xué)接收單元、光電探測器和圖像處理器構(gòu)成，多個子孔徑通道處理器的光學(xué)接收單元都置于所述的接收主鏡的后焦面上并與所述的孔徑光闌的多個子孔徑的位置相對應(yīng)，所述的相應(yīng)的光電探測器用于對于回波光束和本振光束產(chǎn)生光學(xué)外差探測，所產(chǎn)生的光電信號由相應(yīng)的圖像處理器處理并產(chǎn)生相應(yīng)的目標(biāo)圖像，該相應(yīng)的目標(biāo)圖像經(jīng)所述的圖像合成器采用非相干疊加的方式合成最終的成像輸出。所述的孔徑光闌上兩個相鄰的子孔徑的間隔Dint與目標(biāo)分辨單元決定的接收面激光散斑的平均尺寸Sspe相當(dāng)，即
權(quán)利要求
1.一種合成孔徑激光成像雷達的多子孔徑光學(xué)接收天線系統(tǒng)，特征在于其構(gòu)成包括依次的孔徑光闌O)、接收主鏡(3)、多通道光電接收機(4)和圖像合成器(8)，所述的孔徑光闌(2)上面設(shè)有多個相同的子孔徑，該孔徑光闌( 位于所述的接收主鏡C3)的前焦面，所述的多通道處理器(4)包括多個子孔徑通道處理器，每個子孔徑通道處理器由依次的光學(xué)接收單元(5)，光電探測器(6)和圖像處理器(7)構(gòu)成，多個子孔徑通道處理器的光學(xué)接收單元( 都置于所述的接收主鏡(3)的后焦面上并與所述的孔徑光闌( 的多個子孔徑的位置相對應(yīng)，所述的相應(yīng)的光電探測器(6)用于對于回波光束和本振光束產(chǎn)生光學(xué)外差探測，所產(chǎn)生的光電信號由相應(yīng)的圖像處理器(7)處理并產(chǎn)生相應(yīng)的目標(biāo)圖像，該相應(yīng)的目標(biāo)圖像經(jīng)所述的圖像合成器(8)采用非相干疊加的方式合成最終的成像輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合成孔徑激光成像雷達的多子孔徑光學(xué)接收天線系統(tǒng)，其特征在于所述的孔徑光闌( 上兩個相鄰的子孔徑的間隔Dint與目標(biāo)分辨單元決定的接收面激光散斑的平均尺寸Sspe相當(dāng)，即Dint - Sspe,= 2丟R，其中λ為激光波長，δ d為目標(biāo)OCl分辨單元尺度，R為雷達作用距離。
全文摘要
一種合成孔徑激光成像雷達的多子孔徑光學(xué)接收天線系統(tǒng)，其構(gòu)成是把一個光學(xué)天線孔徑分解成多個形狀和尺寸相同的子孔徑，然后采用相應(yīng)的多光電探測器和處理器形成多子孔徑通道的接收和圖像處理，多子孔徑通道的圖像通過數(shù)字復(fù)合器采用非相干疊加的方式產(chǎn)生最終的成像輸出。本發(fā)明具有大口徑光學(xué)天線所具有的接收較大回波能量的優(yōu)點和較大外差接收視場的特點，解決了大口徑光學(xué)天線外差接收視場較小與小口徑光學(xué)天線接收能量較低之間存在的矛盾，有利于減弱目標(biāo)回波的激光散斑效應(yīng)。本發(fā)明在結(jié)構(gòu)上也很容易與發(fā)射光學(xué)天線組合成一個同軸的合成孔徑激光成像雷達光學(xué)接收/發(fā)射天線系統(tǒng)。
文檔編號G01S17/89GK102230963SQ20111007449
公開日2011年11月2日 申請日期2011年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月25日
發(fā)明者劉立人 申請人:中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機械研究所