啁啾調幅雷射強度關聯成像雷達研究

《啁啾調幅雷射強度關聯成像雷達研究》是依託中國科學院上海光學精密機械研究所，由龔文林擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：啁啾調幅雷射強度關聯成像雷達研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：龔文林
• 依託單位：中國科學院上海光學精密機械研究所

項目摘要

雷射強度關聯成像屬於一種全新的凝視成像體制，具備超分辨、高探測靈敏度、高圖像獲取效率以及一定程度上改善大氣干擾對成像質量影響的能力。為了解決窄脈衝雷射強度關聯成像雷達所碰到的距離解析度與雷射單脈衝能量相互制約、成像視場與背景光亮度相互矛盾以及靜止目標與動目標回波信號相互耦合等瓶頸問題，本項目旨在將啁啾調幅技術引入雷射強度關聯成像領域，發展一種以電磁場相干性理論為物理基礎、壓縮感知理論為資訊理論基礎、相干探測和脈衝壓縮為技術途徑的全新成像雷達，稱為啁啾調幅雷射強度關聯成像雷達。通過對該成像雷達的機理、成像特性以及圖像重建算法研究，最佳化設計出一套可用於遙感探測的啁啾調幅雷射強度關聯成像方案，開展全鏈路的數值模擬分析並完成實驗室的原理驗證實驗。這項研究不僅為我國發展全新一代高分辨光學遙感成像體制提供了一種可行的技術途徑，而且也為該技術拓展到其他套用領域奠定了良好的理論基礎和技術支撐。

結題摘要

雷射關聯成像屬於一種全新的凝視成像體制，具備超分辨、高探測靈敏度、高圖像獲取效率以及一定程度上改善大氣干擾對成像質量影響的能力。為了解決窄脈衝雷射關聯成像雷達所碰到的距離解析度與雷射單脈衝能量相互制約、成像視場與背景光亮度相互矛盾以及傳統雷射雷達靜止目標與動目標回波信號相互耦合等瓶頸問題，本項目將啁啾調幅、脈衝壓縮和雷射關聯成像技術結合起來，建立了包含啁啾調幅方式、隨機光場的產生、光場傳輸、輻照光場與目標相互作用、相干探測、信號分析和處理等過程的啁啾調幅雷射關聯成像雷達物理和數學模型，確定了啁啾調幅雷射關聯成像雷達的成像條件以及空間解析度、測距解析度和測速解析度的限制參量；給出了脈衝式直接探測體制、啁啾調幅非相干外差探測體制以及啁啾調幅相干探測體制下的雷射關聯成像信噪比的定量描述。最佳化並設計出一套可用於遙感探測的啁啾調幅雷射關聯成像雷達方案，開發了全鏈路數值模擬程式、距離-速度信息解耦方法、標量矩陣結構化關聯成像和結構壓縮感知三維成像等圖像重建算法，數值模擬分析並釐清了光源性質、環境、目標特性、系統參數等因素對該成像雷達成像質量的影響。搭建了一套啁啾調幅雷射關聯成像雷達原理驗證實驗平台，實現了贗熱光源的預置以及背景光的定量模擬控制等功能，演示了啁啾調幅雷射關聯成像雷達具備測距、測速、成像以及抗強背景光干擾的能力，驗證了理論分析和數值模擬結果的正確性。此外，梳理出高增益平衡探測技術和單光子水平下的相干探測機理是下一步重點攻關方向，本項目的研究成果為後續樣機研製提供了良好的技術支撐，有望在要地防禦、戰場態勢感知、水下目標探測與識別等領域率先得到套用。