基于相干探测的关联成像雷达系统及其成像方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114721004A(43)申请公布日2022.07.08(21)申请号202110003187.0(22)申请日2021.01.04(71)申请人中国科学院上海光学精密机械研究所地址201800上海市嘉定区清河路390号(72)发明人韩申生潘龙邓陈进龚文林(74)专利代理机构上海恒慧知识产权代理事务所(特殊普通合伙)31317专利代理师张宁展(51)Int.Cl.G01S17/89(2020.01)G01S7/48(2006.01)G01S7/481(2006.01)权利要求书3页说明书5页附图1页(54)发明名称基于相干探测的关联成像雷达系统及其成像方法(57)摘要一种基于相干探测的关联成像雷达系统及其成像方法，该系统包括啁啾调制光源系统、光纤分束系统、光纤放大系统、准直系统、空间调制系统、空间分光系统、参考光路系统、发射光学系统、接收光学系统、后处理系统、时钟系统和主控制及采集系统。该系统基于相干探测，将压缩感知理论和激光关联成像理论结合，具有低压缩比下的三维成像超分辨成像能力和运动或振动的瞬时提出能力。本发明利用长调制时长提升单脉冲能量、脉冲压缩提升探测信噪比、啁啾调制解调技术实现低采集带宽下的高测距分辨率并降低数据采集量，且利用目标的运动及振动特性，将光学相干探测的高灵敏特性及相位探测能力充分运用，具有目标距离维及运动或振动维分别成像的能力。CN114721004ACN114721004A权利要求书1/3页1.一种基于相干探测的关联成像雷达系统，其特征在于，包括啁啾调制光源系统(1)、光纤分束系统(2)、光纤放大系统(3)、准直系统(4)、空间调制系统(5)、空间分光系统(6)、参考光路系统(7)、发射光学系统(8)、接收光学系统(9)、后处理系统(10)、时钟系统(11)和主控制及采集系统(12)；所述的啁啾调制光源系统，用于产生宽带调制的窄线宽调制光信号；所述的光纤分束系统，用于将窄线宽调制光信号分为本地振荡光信号及调制光信号；所述的光纤放大系统，用于将调制光信号放大，以达到远距离探测的光功率要求；所述的准直系统，用于将光纤输出的调制光信号准直并输出尺寸合适的光斑到空间调制系统；所述的空间调制系统，用于将调制光信号的光场横向空间调制，以实现光场的空间涨落要求，并在其中的短焦场镜上形成散斑场；所述的空间分光系统，用于将空间调制系统后的光场分为两部分，一部分到参考光路系统，另一部分到发射光学系统；所述的参考光路系统，用于将空间调制系统调制后的光场记录，以供重构目标图像；所述的发射光学系统，用于将空间调制系统调制后的光场以较小像差发射到目标表面；所述的接收光学系统，用于将目标面返回的信号光汇聚并耦合到接收光纤中；所述的后处理系统，用于将返回光信号与本地振荡光信号混频输出两路正交的IQ低频电信号。在该过程中噪声信号被很大程度滤除，且回波光信号的振幅、相位信息均被记录。即目标的灰度信息及运动或振动信息均被记录；所述的时钟系统，用于产生同步控制信号，以使啁啾调制光源、参考光路系统、主控制及采集系统同步控制；、所述的主控制和采集系统，用于控制时钟系统，存储参考光路系统光场信息，采集并存储IQ低频电信号，重构输出目标图像及运动或振动信息。2.根据权利要求1所述的基相干探测的关联成像雷达系统，其特征在于：所述的啁啾调制光源系统(1)出射连续窄线宽的宽带调制啁啾光信号，经光纤分束系统(2)分为两部分，一部分作为本地振荡光信号(LO)注入后处理系统(10)，另一部分作为调制光信号依次经光纤放大系统(3)和准直系统(4)后，出射到自由空间并轰击空间调制系统(5)，形成时空涨落的赝热散斑场，该散斑场经空间分光系统(6)后分为两部分，一部分经参考光路系统(7)成像并记录光强分布，并输出至主控制及采集系统(12)，另一部分经发射光学系统(8)成像到目标面(③)；接收光学系统(9)将目标面(③)的回波光信号(SIG)接收，并注入后处理系统(10)；所述的本地振荡光信号(LO)和回波光信号(SIG)在后处理系统(10)中发生光学桥接及混频后，输出两路正交的IQ低频电信号，经主控制及采集系统(12)转换为数字信号。3.根据权利要求1所述的基相干探测的关联成像雷达系统，其特征在于：所述的啁啾调制光源系统(1)是啁啾振幅或者啁啾相位调制系统。4.根据权利要求1所述的相干探测的关联成像雷达系统，其特征在于：所述的光纤分束系统(2)由光纤分束器及光纤衰减器组成，光纤衰减器用于将输出到后处理系统的光功率调节到合适的范围。2CN114721004A权利要求书2/3页5.根据权利要求1所述的相干探测的关联成像雷达系统，其特征在于：所述的光纤放大系统(3)由单频光纤放大器组成。6.根据权利要求1所述的