基于相干阵列探测器运动目标激光合成孔径稀疏成像方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115902937A(43)申请公布日2023.04.04(21)申请号202211653498.2(22)申请日2022.12.20(71)申请人中国科学院空天信息创新研究院地址100190北京市海淀区北四环西路19号(72)发明人李道京崔岸婧吴疆高敬涵周凯(74)专利代理机构中科专利商标代理有限责任公司11021专利代理师肖慧(51)Int.Cl.G01S17/90(2020.01)G01S7/483(2006.01)权利要求书2页说明书11页附图13页(54)发明名称基于相干阵列探测器运动目标激光合成孔径稀疏成像方法(57)摘要本公开提供一种基于相干阵列探测器运动目标激光合成孔径稀疏成像方法，包括：采用窄带激光发射信号对待探测目标进行照射，待探测目标存在转动和平动；通过激光本振相干阵列探测器采集待探测目标的多帧激光复图像；在待探测目标运动参数估计的基础上，在数字域对所述多帧激光复图像进行傅里叶反变换，得到多帧空间采样信号，并对所述多帧空间采样信号进行相位补偿和运动补偿；计算空间采样中心，并对所述多帧空间采样信号进行拼接，形成大范围空间稀疏采样信号；通过加长观测时间，降低所述大范围空间稀疏采样信号的稀疏率，并通过压缩感知处理，实现大范围空间稀疏采样信号的高分辨率图像重构和图像副瓣抑制。CN115902937ACN115902937A权利要求书1/2页1.一种基于相干阵列探测器运动目标激光合成孔径稀疏成像方法，其特征在于，包括：采用激光发射信号对待探测目标进行照射，形成目标激光回波信号，其中，所述待探测目标基于运动方向运动，所述运动方向包括x′方向和y′方向，所述运动包括转动和/或平动，x‑y‑z为望远镜坐标系，x′轴与x轴平行，y′轴与y轴平行，所述激光发射信号为窄带激光信号；通过望远镜对所述目标激光回波信号进行傅里叶变换，形成望远镜接收信号；通过激光本振相干阵列探测器对所述望远镜接收信号进行采样，形成多帧激光复图像，所述激光复图像包括幅度信息和相位信息；估计所述待探测目标的运动参数；在数字域对所述多帧激光复图像进行傅里叶反变换，得到多帧空间采样信号；根据所述运动参数，对所述多帧空间采样信号进行相位补偿和运动补偿，并计算补偿后的多帧空间采样信号中心；根据所述多帧空间采样信号中心，对补偿后的所述多帧空间采样信号进行拼接，形成大范围空间稀疏采样信号；通过加长观测时间，降低所述大范围空间稀疏采样信号的稀疏率，并通过压缩感知处理，对所述大范围空间稀疏采样信号进行高分辨率图像重构和图像副瓣抑制，得到所述待探测目标的激光合成孔径图像。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：采用基准中频信号对种子源信号进行调制，得到调制信号；放大所述调制信号，得到所述激光发射信号；其中，所述激光发射信号采用收发分置方式和宽波束发射形式，所述激光本振相干阵列探测器采用宽视场接收形式，所述宽波束和所述宽视场覆盖所述待探测目标；所述激光发射信号为窄带脉冲激光信号或窄带连续波激光信号；以及所述基准中频信号用于实现所述激光发射信号与所述目标激光回波信号的采样时间和相位同步，以及用于对所述望远镜接收信号在电子学进行中频采样和低通滤波。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述通过激光本振相干阵列探测器对所述望远镜接收信号进行采样，形成多帧激光复图像包括：对所述望远镜接收信号与激光本振信号进行相干探测，形成中频信号，所述激光本振信号与所述种子源信号同源；对所述中频信号进行中频采样后，经模数转换形成三维数字信号，所述三维包括俯仰向、方位向和快时间方向；对所述快时间方向的三维数字信号进行低通滤波和积分处理，得到二维的所述多帧激光复图像，所述二维包括俯仰向和方位向。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述多帧空间采样信号进行相位补偿和运动补偿包括：对每帧所述空间采样信号进行单帧二阶相位补偿和单帧运动相位补偿，得到多帧补偿空间采样信号，所述运动相位包括转动相位和/或平动相位；对所述多帧补偿空间采样信号进行慢时间向振动相位补偿，得到多帧振动补偿空间采样信号，用于在目标振动条件下的所述多帧补偿空间采样信号的拼接。2CN115902937A权利要求书2/2页5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述对所述多帧补偿空间采样信号进行慢时间向振动相位补偿包括：计算每帧所述补偿空间采样信号的均值，形成一维慢时间信号；采用空间相关算法对所述一维慢时间信号进行计算，得到振动相位；根据所述振动相位，对所述多帧补偿空间采样信号进行振动相位补偿，得到所述多帧振动补偿空间采样信号。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述估计所述待探测目标的运动参数包括：确定所述待探测目标上多个不同位置的特显点；对相邻