面向臨近空間目標探測的雷射關聯成像雷達研究

《面向臨近空間目標探測的雷射關聯成像雷達研究》是依託西安電子科技大學，由劉春波擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：面向臨近空間目標探測的雷射關聯成像雷達研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：劉春波
• 依託單位：西安電子科技大學

中文摘要

針對臨近空間目標監測的套用需求，將關聯成像新技術和雷射雷達相結合，本項目探索研究面向臨近空間探測的雷射關聯成像雷達相關理論和方法。針對傳統贗熱光源功率低、成像速度慢的情況，同時分析借鑑SLM贗熱光及其計算成像系統結構，研究提出利用高速相位調製器和光纖陣列光束的贗熱光產生新方法；研究設計該新型贗熱光的系統組成方案，並開展光場特性的理論和實驗研究；利用該贗熱光源和 “點”探測器，設計具有較高功率輸出、可快速預置光場的計算關聯成像雷射雷達系統，開展臨近空間目標的探測成像方法研究。具體研究內容包括：（1）光纖陣列光束衍射光場的分析與建模；（2）光纖陣列贗熱光的產生與原理實驗；（3）光場計算與目標散射回波模擬；（4）臨近空間目標的關聯成像方法；項目的完成將為實際的雷射成像雷達系統研製及臨近空間監測套用奠定理論和方法基礎。

結題摘要

面向臨近空間目標成像探測的套用需求，項目圍繞提出的光纖陣列新型贗熱光源原理方案，開展了基於該新型贗熱光源的雷射關聯成像雷達相關理論和方法研究。重點研究了陣列光束衍射光場的分析建模、光纖陣列贗熱光源產生、光場分布計算以及目標關聯成像方法等內容，在光纖陣列最佳化、空時二維相位調製信號設計、光場分布的計算校正以及運動目標的關聯成像方法等關鍵問題的研究上取得了一定突破和進展。 項目針對光纖陣列贗熱光產生及基於該贗熱光源的計算關聯成像的原理、方法及可行性進行了較為深入的理論和初步的實驗探索研究，完成了預定的研究目標，取得的主要進展和重要成果包括： （1）設計實現了基於光纖陣列光束和鈮酸鋰（LiNbO3）高速相位調製器的贗熱光源原理實驗系統，開展了光場相干特性分析、光場分布計算與修正方法等方面的理論和實驗研究，為相關的後續研究及其套用研究奠定了基礎。光纖陣列贗熱光源也可以套用於無線光通信領域，對於提升大氣環境下的無線光通信性能也具有套用潛力。 （2）根據光纖陣列贗熱光源的特點，最佳化設計了光纖陣列排布及參數，並基於強度調製和APD陣列探測器接收方式，研究設計了雷射關聯成雷達原理系統，可對較遠距離的目標、特別是運動目標進行二維及三維成像重構。研究對於拓展雷射關聯成像技術套用範圍、提升雷射雷達探測技術的適應性具有一定的套用價值。 （3）研究提出了基於小像元數APD陣列的多通道採樣與並行處理方案，分析驗證了該方法在降低計算成像重構中的採樣量需求和計算複雜度方面的有效性，使得高性能的壓縮感知算法套用於快速成像成為可能，同時為快速、高效的計算成像夯實方法和算法基礎。研究成果可以推廣套用到其他計算或非計算的關聯成像系統，對於提升關聯成像系統的成像速率及性能有重要意義。 相關研究成果對於計算關聯成像技術在雷射雷達探測成像中的套用、提升雷射雷達技術的適應性具有一定的推動作用。