逆合成孔径成像激光雷达微多普勒特征分析
逆合成孔径雷达成像原理
逆合成孔径雷达成像原理引言：逆合成孔径雷达（Inverse Synthetic Aperture Radar，简称ISAR）是一种通过合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar，简称SAR）成像的逆过程来获得目标物体的高分辨率图像的技术。
本文将详细介绍逆合成孔径雷达成像原理，并对其应用进行探讨。
一、逆合成孔径雷达成像原理概述逆合成孔径雷达成像原理是基于合成孔径雷达成像原理的逆过程，通过对目标物体进行多个方位角的回波信号进行叠加处理，以获得高分辨率的目标图像。
合成孔径雷达成像原理是利用雷达天线的相对运动与目标物体之间的相对运动，通过对多个回波信号进行叠加处理，以获得高分辨率的雷达图像。
二、逆合成孔径雷达成像步骤逆合成孔径雷达成像的步骤主要包括：数据采集、数据处理和图像生成三个阶段。
1. 数据采集阶段：逆合成孔径雷达成像的第一步是采集目标物体的回波信号。
通常采用的方式是通过自由空间中的电磁波与目标物体相互作用，产生回波信号。
这些回波信号会被雷达接收机接收并存储下来，以便后续的数据处理。
2. 数据处理阶段：在数据处理阶段，需要对采集到的回波信号进行预处理和校正。
首先，需要对回波信号进行时频域分析，以获得目标物体的散射特性。
然后，对回波信号进行去除杂波、补偿时延和多普勒频移等预处理操作，以提高成像质量。
最后，对预处理后的回波信号进行脉压处理，以增强目标物体的回波信号。
3. 图像生成阶段：在图像生成阶段，通过对处理后的回波信号进行叠加处理，以获得高分辨率的目标图像。
具体而言，可以通过将多个方位角的回波信号进行时频域叠加，得到目标物体的高分辨率图像。
在叠加过程中，需要考虑到目标物体的运动情况和雷达的参数设置，以保证成像质量。
三、逆合成孔径雷达成像应用逆合成孔径雷达成像技术在军事和民用领域都有广泛的应用。
1. 军事应用：逆合成孔径雷达成像技术在军事领域具有重要的意义。
通过逆合成孔径雷达成像，可以获得高分辨率的目标图像，对目标物体进行识别和监测。
逆合成孔径成像激光雷达成像算法
逆合成孔径激光雷达回波信号特征分析
逆合成孔径激光雷达回波信号特征分析阮航;吴彦鸿;叶伟【摘要】As the transmitting signal of inverse synthetic aperture Ladar(ISAL) has the characteristics of short wave-length and large bandwidth,its echo signal is highly sensitive to the motion of target,which makes its characteristic distinct from the conventional ISAR signal. The precise model of ISAL echo signal is established, the motion-induced effects such as envelope magnification, inner-pulse Doppler and inter-pulse Doppler of the echo signal are analyzed, and the approximation methods as well as the constraint conditions of the three effects are presented. Simulations have been performed to analyze the impacts of envelope magnification and inner-pulse Doppler to ISAL imaging under different motion parameters. Results show that the two effects lead to defocus of the ISAL image, which should be compensated in imaging.%逆合成孔径激光雷达(inverse synthetic aperture ladar,ISAL)发射信号具有超短波长、超大带宽的特点,其回波对目标运动具有极强的敏感性,因而ISAL回波信号特征与常规ISAR回波有很大不同.建立了ISAL回波的精确模型,研究了由于目标运动引起的回波包络展缩、脉内多普勒和脉冲间多普勒效应,并给出了它们的近似方法及约束条件,仿真分析了目标在不同运动参数下回波信号的包络展缩、脉内多普勒效应对ISAL成像的影响,结果表明上述效应会造成图像的散焦,需要在成像中进行相应补偿.【期刊名称】《激光与红外》【年(卷),期】2013(043)004【总页数】6页(P385-390)【关键词】逆合成孔径激光雷达;回波特征;包络展缩;脉内多普勒;仿真【作者】阮航;吴彦鸿;叶伟【作者单位】装备学院信息装备系,北京101416【正文语种】中文【中图分类】TN9581 引言相比于传统激光成像雷达，逆合成孔径激光雷达(inverse synthetic aperture LADAR，ISAL)由于结合了相干激光技术和逆合成孔径技术，能够克服衍射极限的限制，具有远距离实现高分辨二维图像的能力［1］，是理论上可以在数千公里距离上实现厘米级分辨率的唯一光学手段［2］。
天基逆合成孔径激光雷达成像算法研究
天基逆合成孔径激光雷达成像算法研究天基逆合成孔径激光雷达（InSAR）是一种通过合成多个雷达波束的数据来进行地表形貌和运动监测的技术。
它具有高精度、高分辨率和全天候的优点，在地震、火山、沉降以及地质构造研究等领域具有广泛的应用。
本文将对天基逆合成孔径激光雷达成像算法进行研究，主要包括成像原理、算法流程和关键技术。
天基逆合成孔径激光雷达成像原理是利用在不同时间或空间观测的多幅雷达图像进行合成，以获取目标表面的三维形貌和运动信息。
成像过程包含两个步骤：干涉图像生成和高程估计。
首先，通过对多幅脉冲回波的相位进行干涉，得到干涉图像。
然后，利用干涉图像中的相位信息，通过插值和滤波等处理，估计目标表面的高程。
算法流程方面，天基逆合成孔径激光雷达成像算法主要包括数据获取、数据预处理、干涉图像生成、高程估计和结果展示等几个步骤。
在数据获取阶段，需要采集多幅雷达图像，保证时间或空间上的差异。
在数据预处理阶段，需要对采集到的原始数据进行去噪、几何校正和大气校正等处理，以提高数据质量。
在干涉图像生成阶段，通过对原始数据进行相位解调和干涉运算等处理，得到干涉图像。
在高程估计阶段，利用干涉图像的相位信息，采用插值和滤波等算法，估计目标表面的高程信息。
最后，将高程信息进行可视化展示，得到成像结果。
关键技术方面，天基逆合成孔径激光雷达成像算法涉及到多颗卫星之间的相位协调、相位解调、几何校正和大气校正等关键技术。
相位协调技术是指将多颗卫星的相位进行匹配，以便进行后续的相位处理。
相位解调技术是指将原始数据中的相位信息转换为可用于高程估计的相位差信息。
几何校正技术是指将多幅图像进行几何校正，以保证各幅图像之间的精确对齐。
大气校正技术是指通过建立大气模型，对干涉图像中的相位进行修正，以减小大气误差对成像结果的影响。
总结起来，天基逆合成孔径激光雷达成像算法是一项复杂而关键的技术，它在地表形貌和运动监测方面具有广泛的应用前景。
未来的研究可以进一步优化算法流程，提高数据处理效率和精度，以满足更多领域的需求。
一种逆合成孔径激光雷达成像算法
一种逆合成孔径激光雷达成像算法杨小优;池龙;何劲;雷强;张群【期刊名称】《激光与红外》【年(卷),期】2010(040)008【摘要】逆合成孔径激光雷达是一种能实现对运动目标超高分辨实时成像的主动式有源成像雷达.该雷达系统发射的激光信号具有超高频率和超大带宽的特点,因此,微波波段逆合成孔径雷达针对常规目标所采用的回波信号模型不再适用.针对这一问题,给出了适用于逆合成孔径激光雷达的运动目标回波信号模型,分析了激光信号的超高频率带来的脉内多普勒效应,利用基于参考点的运动补偿方法,在匹配滤波处理后通过包络对齐实现对运动参考点轨迹的精确估计,最终获得了精确的参考信号,实现了对运动目标的超高分辨二维成像.仿真结果验证了该算法的有效性.【总页数】6页(P904-909)【作者】杨小优;池龙;何劲;雷强;张群【作者单位】空军工程大学电讯工程学院,陕西,西安,710077;空军工程大学电讯工程学院,陕西,西安,710077;空军工程大学电讯工程学院,陕西,西安,710077;空军工程大学电讯工程学院,陕西,西安,710077;空军工程大学电讯工程学院,陕西,西安,710077;复旦大学波散射与遥感信息国家教育部重点实验室,上海,200433【正文语种】中文【中图分类】TN958【相关文献】1.一种适合逆合成孔径激光雷达的成像算法 [J], 赵鑫;周飚;齐志宏;杨进华2.逆合成孔径成像激光雷达高分辨成像算法 [J], 何劲;张群;杨小优;罗迎;朱小鹏3.机动目标逆合成孔径激光雷达方位成像快速算法 [J], 王宏艳;阮航;吴彦鸿4.逆合成孔径成像激光雷达实包络成像算法 [J], 臧博;郭睿;唐禹;邢孟道5.机动目标逆合成孔径激光雷达成像算法 [J], 吕亚昆;吴彦鸿;薛俊诗;王宏艳因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
激光雷达逆合成孔径成像技术现状及关键问题讲解
第３８卷第４期红外与激光工程２００９年８月Ｖ０１．３８Ｎｏ．４Ｉｎｆ．ｒａｒｅｄａｎｄＬａｓｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＡｕｇ．２０（）９激光雷达逆合成孑Ｌ径成像技术现状及关键问题刘旭１，陈建文２，卢常勇１，王小兵１，程勇１（１．武汉军械士官学校光电技术研究所，湖北武汉４３００７５；２．空军雷达学院兵器运用工程全军重点实验室，湖北武汉４３００１９）摘要：逆合成孔径成像激光雷达是成像雷达体制的创新和拓展．是逆合成孔径技术和激光雷达技术的创造性结合，以其理论上优异的成像性能和在军事、民用领域的应用前景引起了人们的关注。
结合国外典型的逆合成孔径成像激光雷达系统。
介绍了该技术的研究进展和现状。
理论上分析了激光波段逆合成孔径成像技术相比于微波波段的优势和瓶颈。
该技术具有方位向分辨率高、相干积累时间短等优点。
但其较大的多普勒频移致使运动补偿相位校正十分困难，讨论了激光雷达逆合成孔径成像技术发展面临的关键问题。
诸如激光光源频率稳定性需求、相干探测条件、运动补偿和大气传输补偿等。
为进一步对激光雷达逆合成孔径成像技术进行深入理论和实验研究打下了基础。
关键词：逆合成孔径激光雷达：逆合成孔径成像；相干探测中图分类号：ＴＮ２４１８．１文献标识码：Ａ文章编号：１００７—２２７６（２００９）０４—０６４２—０８ＤｅＶｅｌｏｐｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓｉｎＶｅｒｓｅｓｙｎｔｈｅｔｉｃａｎｄｋｅｙｐｒｏｂＩｅｍｓｏｆａｐｅｒｔｕｒｅｌｉｄａｒＬＩＵＸｕｌ”，ＣＨＥＮＪｉａｎ－ｗｅｎ２，ＬＵＣｈａｎｇ—ｙｏｎ９１，ＷＡＮＧＸｉａｏ－ｂｉｎ９１，ＣＨＥＮＧＹｏｎ９１（１．Ｏｐｔｏ－Ｅｌｅｃ仃ｏｎｉｃｓＦ解ｉＩｉｔｙ，Ｗｕｈ觚０ｒｄｎ卸ｃｅＮｏｎ．ｃｏ倒ｌＩＩｉｓｓｉｏｎｅｄｏ币ｃｅ体Ａｃａｄｅｍｙ，Ｗｕｈ粕４３００７５，Ｃｈｉｌｌａ；２．１（ｅｙＲｅ∞ａｒｃｈＬａｂｏｒａｔｏｒｙ，ＡｉｒＦｏｒｃｅＲａｄａｒＡｃａｄｅｍｙ，Ｗｕｈ卸４３００１９，Ｃ１ｌｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＡｓａｎｉｎｎｏＶａｔｉｏｎａＩｌｄｄｅＶｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｔｈｅｉｍａｇｉｎｇ棚ａｒｓｙｓｔｅｍ，ｉｎＶｅｒｓｅｓｙｎｔｈｅｔｉｃａｐｅｒｔｕｒｅｌｉｄａｒｉｓｃｒｅａｔｉＶｅｃｏｍｂｉｎｅｒｏｆｎｌｅＩＳＡＲａｎｄｌｉｄａｒｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．ＢｅｃａｕｓｅｏｆｍａｎｙａｄＶａｎｔａｇｅｓｉｎｉｍａｇｉｎｇａｎｄ印ｐｌｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｓｐｅｃｔｉｎｎｌｅｍｉｌｉｔａｒｙａｎｄｃｉＶｉｌａｆｅａ，ｔｌｌｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇ）ｒｏｆｉｎＶｅｒＳｅｓｙｎｔｌｌｅｔｉｃａｐｅｎＩｌｒｅｌｉｄａｒｉｓｂｅｃｏｒｎｊｎｇｒｅｓｅａｒｃｈｈｏｔｓｐｏｔ．ＴｈｅｄｅＶｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄａｃｍａｌｉｔ），ｏｆｉｎＶｅｒｓｅｓｙｎｔｌｌｅｔｉｃａｐｅｒｔｕｒｅｌｉｄａｒａｒｅｄｅｓｃｒｉｂｅｄｃｏｍｂｉＩｌｉｎｇｓｅＶｅｒａｌｆｏｒｅｉｇｎｔｙｐｉｃａｌｓｙｓｔｅｍｓ．ＣｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｌｌｍｅＩｌｌｉｃｒｏｗａＶｅＩＳＡＲ，ｔｈｅｔｅｃｌｌＩｌｏｌｏｇｙｓｕｐｅｄｏ—ｔ）ｒａｎｄｂｏｔｔｌｅ－ｎｅｃｋａｒｅｍｅｏｒｅｔｉｃａｌｌｙａＩｌａｌｙｚｅｄ．ＡｓｍｅｉｎＶｅｒｓｅｓｙｎｔｈｅｔｉｃａｐｅｒｔｕｒｅ１ｉｄａｒｗｏｆｌ【ｓａｔｓｈｏｎｗａＶｅｌｅｎｇｔｌｌ，ｍｅａｄＶａＪｌｔａｇｅｓｏｆｈｉｇｈａｚｉｍｕｔｌｌｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎａｎｄｓｈｏｒｔｃｏｈｅｒｅｎｔａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎｔｉｍｅａｒｅｅａｓｉｌｙｏｂｔａｉｎｅｄ．Ｏｎｔ１１ｅｏｔｈｅｒｈａｎｄ，ｔｌｌｅｍｏｒｅｆ诧ｑｕｅｎｃｙｓｈｉｆｔｏｆＤｏｐｐｌｅｒｍａｋｅｓｔｈｅｐｈａｓｅｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎｏｆｍｏｔｉｏｎｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎｆｏｒⅡｌｅＩＳＡＲｂｅｃｏｍｅｄｉｍｃｕｌｔ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅｅｘｉｓｔｅｄｐｍｂｌｅｍｓｏｆｔｈｅ（１ｅＶｅｌｏｐｉｎｇｉｎＶｅｒｓｅｓｙｎｔＩｌｅｔｉｃａｐｅｒｔｕｒｅｌｉｄａｒ，ｓｕｃｈａｓｆｋｑｕｅｎｃｙｓｔａｂｉｌｉｔｙｐｒｏｂｌｅｍｏｆｔｈｅｌａｓｅｒｓｏｕｒｃｅ，ｈｅｔｅｒｏｄｙｎｅｄｅｔｅｃｔｉｏｎ，ｎｌｏｔｉｏｎｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎａＩｌｄａｔｍｏＳｐｈｅｒｅｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎａｒｅｗｅｌｌｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｉｌｌｎｌｉｓｐａｐｅｒｗｉｌｌｂｅｈｅｌｐｆｕｌｉｎｐｒｏｍｏｔｉｎｇｆｕｎｔｌｅｒｒｅｓｅａｒｃｈｅｓ０ｎｉｎｖｅｒｓｅｓｙｎｍｅｔｉｃａｐｅｒｔｕｒｅｌｉｄａｒ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＩｎＶｅｒｓｅｓｙｎｍｅｔｉｃａｐｅｒｃｕｒｅｌｉｄａｒ；ＩＳＡＲｉｍａｇｉｎｇ；Ｃｏｈｅｒｅｎｔｄｅｔｅｃｔｉｏｎ收稿日期：２００８—１０—ｌＯ：修订日期：２００８一１２一ｌＯ基金项目：武器装备预研基金项目（５１４８３０１０３０３Ｄｚ２４０６）作者简介：刘旭（１９８３一）。
逆合成孔径雷达成像方法的实验研究
逆合成孔径雷达成像方法的实验研究逆合成孔径雷达成像方法的实验研究摘要：本实验研究旨在探索和验证逆合成孔径雷达（Inverse Synthetic Aperture Radar，以下简称ISAR）成像方法的可行性和有效性。
通过利用ISAR原理和相关技术，实现对目标的高分辨率成像，提高雷达成像的质量和精度。
通过一系列实验，对ISAR成像方法进行了系统研究和评估，为其在实际应用中的推广奠定了基础。
一、引言随着科技的不断进步和社会经济的发展，雷达技术被广泛应用于生产和科学研究中。
传统的合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar，以下简称SAR）成像方法在目标高分辨率成像方面取得了显著成果，但仍存在成像质量受制于波束宽度和孔径长度的限制等问题。
为了进一步提高雷达成像的分辨率和精度，逆合成孔径雷达成像方法应运而生。
二、ISAR原理与成像方法介绍ISAR是一种通过对静止目标进行光学相机概念上的逆过程实现高分辨率成像的方法。
它通过对目标同时进行多次雷达信号的接收，利用雷达所获得的背景噪声和散射信号进行合成孔径处理，实现高分辨率的成像效果。
ISAR成像方法主要包括信号采集、预处理、时频分析、成像重构和图像处理等步骤。
首先，通过雷达接收目标散射信号，对信号进行预处理，包括去噪和降噪等步骤。
然后，利用时频分析方法对预处理后的信号进行处理，提取出目标的回波信号特征，获取目标的相关信息。
接着，根据目标回波信号的时间延迟和多普勒频移信息，进行成像重构，利用合成孔径技术实现对目标的高分辨率成像。
最后，对重构后的图像进行处理和优化，通过去噪、锐化等方法，提高成像质量和细节表现。
三、实验设计与实现本实验选取了一个具有复杂结构和不同材质的目标进行ISAR成像实验。
首先，选定了合适的实验环境和雷达系统，保证了实验的可控性和可靠性。
接着，通过以下步骤实现目标的高分辨率成像。
1. 数据采集：利用雷达系统对目标进行连续发射和接收，获取目标的散射信号数据。
逆合成孔径三维成像激光雷达研究
关键 词 ： 逆合 成孔 径 技术 ； 激光 信 号 ； 涉技 术 ； 动 目标 ； 干 运 逆合 成孔 径 三维 成像 激光 雷达 ； 时 实
成像 中 图分类 号 ：Ｎ ５ Ｔ ９８ 文献 标识 码 ： Ａ ＤＯＩ １ ． ９ ９ ｊｉ ｎ １０ － ７ ．０ １ １ ．Ｏ ：０ ３ ６ ／ ． ｓ ．０ １ ０ ８ ２ １ ．０ Ｏ ６ ｓ ５
第４ １卷 第 １ Ｏ期
２１ ０ １年 ｌ Ｏ月
激 光 与 红 外
ＬＡＳ ＥＲ ＆ Ｉ ＮＦＲＡＲＥＤ
Ｖｏ ． １ ４１， Ｎｒ２ １
文 章 编 号 ：０ １５７ （ ０ ）０１８ －７ １０ －０ ８ ２ １ １ － ５０ １ ０
・
激 光应用 技术 ・
ｃｐｂｌｙ ｂ ｔ ｏ ｖｎｉｎ ｐｉａ ｉ ａ ｎ ａａ ｉｉ ｄｂ ｅａｒｙｕ ｉ ｒｓａ ｙｔｍ ａ ｄｃｎｎｔ ｅ ｉ ｅ ａ ａｉｔ，ｕ ｎ ｅｔ ａ ｏｔ ｌ ｍ ｇ ｇｒ ｒｓｌ ｔ ｙｔ ｒ ｎｔ ｏ ｃｎｓｓ ｎ ａ ｏ ｒａｚ ｔ ｉ ｃ ｏｌ ｃ ｉ ｄ ｉ ｍｅ ｈ ａ ｓ ｅ ｌ ｅｈ
（ ．ｎｔｏ ｅｅｏ ｕ ｉ ｔ ｎＥ ｇｎｅ ｎ ， Ｆ Ｕ， ｉ ｎ７ ０ ７ ， ｈｎ ；． ｅ ａｏａｏｙｏ ＷａｅＳａ ｅ ｎ ｎ １Ｉｓ．ｆ ｌｃｍｍ ｎｃ ｉ ｎｉｅｒ ｇＡ Ｅ Ｘ １０ ７ Ｃ ｉａ２ Ｋ ｙＬｂｒｔｒ ｆ ｖ ｃｔ ｒ ｇａ ｄ Ｔ ａｏ ｉ ａ ｔｉ Ｒ ｍ ｔ ＳｎｉｇＩｆｒ ｔ ｎ Ｍｉ ｓｙｏ Ｅ ｕａｉ ） Ｆ ｄｎＵ ｉ ｒ ｔ，ｈｎ ｈｉ ０ ４ ３ Ｃ ｉａ ｅ ｏｅ ｅ ｓ ｏ ｉ （ ｎ ｔ ｆ ｄ ｃｔ ｎ ，ｕ ａ ｎｖ ｓｙ Ｓａ ｇａ ２ ０ ３ ， ｈ ） ｎ ｎ ｍａ ｏ ｉｒ ｏ ｅｉ ｎ
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信息 ， 现有 的成 像方 法是 一种 有 效补 充 。 目前 ， 对 微 多普 勒特 征提 取技 术 已被 广泛应 用 于雷 达 目标 的检
测 、 别 和重建 等 领 域 ， ． ． ｈ ｎ等 人 较 为 系统 地 识 Ｖ Ｃ Ｃｅ 研究 了 目标加 速 、 转 、 动 、 旋 振 翻滚 状 态 下 的微 多 普 勒频 移 ， 详 细分 析 了 高分 辨 时频 分 析 方 法 在 微 多 并 普勒 信息 提取 中 的应 用 Ｊ 。文 献 ［ ］ 用 了 ｃｉ ９采 ｈｒ －
ａｅ ｕｅｒｄ （Ｓ Ｒ） ａｄｔｅｓ ｕａ ｏｓ ｅ ｏｓ ａ ａ ｔｅＩＡＬ ｃｎｐｏｉｅａｅ ｕｔ ｒｓｌｔｎｆ ｘｒｃｏ ｐ ｒ ｒ ａ ＩＡ ，ｎ ｉ ｌｔｎ ｍ ｎｔ ｔ ｔ ｔｈ Ｉ ａ ｒ ｄ ｄｑ ａ ｏ ｉ ｒｅｔ ｔ ｎ ｔ ａｒ ｈ ｍ ｉ ｄ ｒｅ ｈ Ｓ ｖ ｅ ｅ ｕｏ ｏ ａｉ
Ｊ Ｄ Ｒ
Ｃ
（） ５
由于 ＩＡ Ｌ能 为小 目标 的识 别 提供 有 效 足够 的 ＳＩ
成像 分 辨率 ， 因此 研 究 基 于 ＩＡ Ｌ的微 多 普 勒 效 应 ＳＩ 具有 重 要 的意义 。本 文研 究 了 ＩＡ Ｌ的 回波 信号 特 ＳＩ
式 中 ， 示 信号 带宽 。 Ｂ表
由于激光 信 号 的带宽 比微 波 信 号 大得 多 ， ＡＬ Ｉ Ｉ Ｓ 的距 离 分 辨 率 要 比 ＩＡ Ｓ Ｒ高 很 多 ， 因此 ，Ｓ Ｉ ＩＡ Ｌ可 以 提供 提取 小 目标微 动 特征 所需 的微 多普 勒信 息 。
第４ ｌ卷 第 ５期
２ １ 年 ５月 ０１
激 光 与 红 外
Ｌ Ｓ Ｒ ＆ Ｉ Ｆ Ａ Ｅ Ｎ ＲＡＲＥ Ｄ
Ｖ０ ． 】４１． ． Ｎｏ ５ Ｍａ ２ ｙ， ０１ １
文章编号 ： ０－ ７ （０Ｉ０－ ０ － １ １ ０８２ １）５ ５６ ５ ０ ５ ０ ０
・ 光应用 技术 ・ 激
和 主体部 分 的相互 关 系 ， 以 为 目标 重 建 提 供 更 多 可
号 的存储 和处 理 都 比较 困难 ， 此外 ， 目标 与雷 达距 若
离较远 ， 激光信号 的相位信息也不能通过直接探测 得到 ， 因此 ＩＡ Ｌ利 用光 外差 探 测 方法 进行 成 像 ， ＳＩ 其 参考 信 号为 ：
逆合 成 孔 径 成 像 激 光 雷 达微 多普 勒 特 征 分 析
王 硕 何 ， 劲 杨 小优 罗 迎 ， ，
（． １ 河南商业高等专科学校 ， 河南 郑 州 ４ ０ ４ ；． ５ ０ ５ ２ 空军工程大学电讯工程学 院， 陕西 西安 ７０ ７ ） １０ ７
摘
要 ： 合 成孔径 成像 激光 雷达是 一种 结合将 激 光信 号 和 逆合 成 孔 径原 理 相 结合 的新体 制 逆
ｒ） ｅｐ ｊ／ ｒ 一 ； ） ）・ ｘ （ｒ （ ） ＇ ｒ ｚ
（） ４
明 ， 过提取 人 体行 走 时 摆 臂 和 呼 吸 时 胸膛 起 伏 产 通 生 的微 多普 勒特 征来 实 现人体 目标识 别 的技术 途径
是 可行 的 。
对式（ ） ４ 进行 快 时 间 和慢 时 间 域 的二 维 傅 里 叶 变换 即可获 得 目标二 维像 ， 目标像 的距 离分 辨 率为 ：
ｎ ｑ ｅ ｉ ｉｔｏ ｕ ｅ ｎ ｏ ｔ ｅ ｉ ｇｎ ｄ ｒ Ｉ ＡＩ ａ ｂ ａｎ ｔ ｅ ｉ ｇ ｆｔｒ ｅ ｉ ｌ ａ ｈ ｇ ｅ ｏ ｕ ｉｎ， ｈ ｃ ｒ — ｉｕ ｓ ｎ ｒ ｄ ｃ ｄ ｉｔ ｈ ｍａ ｉ ｇ ｌ ａ ． Ｓ Ｌ ｃ ｎ ｏ ｔｉ ｈ ｍａ ｅｏ ｇ ｔｗ ｔ ｕｔ — ｉｈ ｒ ｓ ｌ ｔ ｉ ａ ｈ ｒ ｏ ｗ ｉｈ ｐ ｏ
参 考信 号 持续 时 间 ， 般 比 略 大 。 一
ｓ（ ， ）＝ｓ（ ｔ ，ｔ ｔ ｔ， ）・ ｒ（ ｔ Ｓ ｔ， ）＝ｒｃ（ ｔ 一 ｅｔ ｒ ｔ（ ） ｅｐ ｊ， 一 ） ｅｐ ｊ，￣ ｒ— ｒ ｒ ／
激 光 与 红 外
Ｎ ． ２ １ ｏ５ ０１
王 硕 等
逆 合 成 孔 径 成 像 激 光 雷 达 微 多 普 勒 特 征 分 析
５７ ０
微小 的运 动会 对 回波信 号 产 生 调 制 作 用 ， 加 目标 增 主体 部分 多普 勒频 率 的边 带 信 息 ， 常 称 之 为 微 多 通 普勒 效应 。微 多 普 勒 效 应 体 现 了 目标 微 动 部 件
了逆 合成 孔径 成像 激光 雷达 能够提供 足够 的分 辨率来 分析 微小 目标微 动部 件 带来 的 多普 勒效
应。
关键词 ： 多普 勒效 应 ； 微 逆合 成 孔径成 像激 光 雷达 ； 目标 识 别 中图分 类号 ：Ｎ ５ Ｔ ９８ 文献标 识码 ： Ａ
Ｍ ｉ ｒ Ｄｏ ｐ ｅ ｅ ｔ ｒ ｎ ｌ ｓｓ ｉ ｎ ｅ ｓ ｙ ｔ ｔｃ ｃ ｏ— ｐ ｌ ｒ ｆ ａ ｕ ｅ ａ ａ ｙ ｉ ｎ ｉ ｖ ｒ ｅ ｓ ｎ ｈｅ ｉ
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Ｗ ＡＮＧ Ｓ ｕ ＨＥ Ｊｎ ， ｈ ｏ ， ｉ ｒＡＮ Ｘｉｏｙ ｕ ， ＵＯ Ｙｉｇ Ｇ ａ —ｏ Ｌ ｎ
（ ． ｎ ｎＢ ｓ ｅｓＣ ｌ ｇ ， ｈ ｎ ｚ ｏ ５ ０ ５ Ｃ ｉａ １ Ｈｅ ａ ｕ ｉ ｓ ｏ ｅ ｅ Ｚ ｅ ｇ ｈ ｕ４ ０ ４ ， ｈｎ ； ｎ ｌ
ｐｅ分解 方法 来实 现旋 转部 件 回波 信 号 与 目标 主 体 ｌ ｔ
信 号 的 分 离 ， 献 ［０ 则 提 出 了 一 种 基 于 推 广 的 文 １］ Ｈ ｕ ｈ变 换来 提取 微 多普 勒信 息 的方法 。 人体 行走 ｏｇ 的雷 达实测 数 据也 得 到 了较 为 深入 的研 究 ， 研究 表
ｖｄｓ ｅ ｐ ｒａｈｆｒ ｘ ａｔ ｎｏ ｒｅ Ｓ ｎ ｉ ｏｍｏｏ ａ ｒｓＩ ｔｅｐｐ ｒｔｅｍｉ ｏＤ ｐｌｒ ｍ Ｄ）ｅ— ｉｅ ｎ ｗａｐｏｃ ｔ ｃ ｏ ｆａｇｔ ｅｍ ｃ — ｔｎｆ ｔ ｅ．ｎ ｈ ａｅ， ｃ － ｏｐｅ（ — ｆａ ａ ｏｅｒ ｉ ｔ ｆ ｉ ｒ ｉ ｅｕ ｈ ｒ
来受 到 了越 来 越 多 的 关 注 。林 肯 实 验 室 于 １９ ９ ４年
的提取 提供 了新 的途径 。 目标 的微动 指 的是 目标 中
某 个部 件机 械 的振动 、 转 或其他 微 小 的运 动 ， 旋 这些
基金项 目： 国家 自然科学基金项 目（ ｏ ６ ９ １Ｏ ） Ｎ ． ０ ７ ｌＯ 资助 。 作者简介 ： 硕 （９ ４一） 男， 王 １７ ， 讲师 ， 研究方 向为信 号与信 息
术 和激 光成像 原 理 的一 种新 体制 雷 达 ¨ 。它利 用
种结 合压缩 感 知理论 的 ＩＡ Ｌ成像 算 法 。 ＳＩ ＩＡＬ极 高 的成像 分辨 率 为 目标精 细微 动 特 征 ＳＩ
激 光信 号 的超大 带 宽 获得 高 的距 离分 辨 率 ， 用 逆 利 合 成孔 径技 术合 成虚 拟天 线 阵列获 得高 的方 位 分辨 率 ， 实现 对运动 目标 的超 高分 辨成 像 ， 能 因此在 近年
Ａｂｔ ｃ：ｈ ｖｒ ｙｔｅｃａｅｔｒ ｉａｉｇ ｉａ（Ｓ Ｉ ）ｓ ｅ ｉ ｆ ａａ ｗ ｅｅｔｅ ｎｅｓ ｐｒ ｒ ｔｃ－ ｓｒ ｔＴ ｅｉ ｅｓ ｓｎ ｔ ｐｒ ｅ ｍ ｇ ｄｒ ＩＡ Ｌ ｉ ａｎｗｋｎ ｏ ｄ ｒ ｈｒ ｈ ｖｒ ａｅｔ ｅ ｅｈ ａ ｎ ｅ ｈｉ ｕ ｎｌ ｄ ｒ ｉ ｅ ｕ
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Ｋｅ ｏｄ － ｃｏＤ ｐｌ （ Ｄ ｅ ｅｔｉｖｒ ｙ ｔｅｃａ ｅ ｕｅｉ ｇ ｇｌｄｒＩＡ Ｌ ； ｒｅ ｒ ｏｎｔ ｎ ｙｗ ｒｓｍｉ — ｏｐｅ ｍ— ） ｆｃ； ｅｓ ｓｎｈｔ ｐｒ ｒ ｍａｉ ａ（Ｓ Ｉ ） ｔ ｇｔｅ ｇ ｉｏ ｒ ｒ ｆ ｎ ｅ ｉ ｔ ｎ ａ ａ ｃ ｉ
１ 引 言
室 中完 成 了对 目标 的二 维 成 像 。 国 内在 这 方 面 也 开展 了许 多研 究 Ｊ如 文 献 ［ ］ 出 了实 验 室 环 ， ５给 境 下 ＩＡ Ｌ对转 台 目标 的成像 结果 ， ＳＩ 文献 ［ ］ ６ 给出 了
一
逆 合成孔 径 成像 激光 雷 达 （ｎｅｓ ｙｔｅｃａ— ｉｖｒ ｓｎｈｔ ｐ ｅ ｉ ｅｔｒ ａｉｇｌ ａ，Ｓ Ｉ） 融 合 了逆 合 成孔 径 技 ｒ ｅｉ ｇ ｄｒＩＡＬ 是 ｕ ｍ ｎ ｉ
ｅｐ ｘ
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（ （￡ ＋ （ ，） ｊ １）１ ） ２ （ 订 ）
与参 考信 号进 行共 轭 相乘 后 ， 可得 到 ：
（ ３ ）
式 中 ，， ２ ／ ， 示参 考点 与 雷达 的距 离 ； 是 ｒ ＝ Ｒ ｆｃ Ｒ表
雷达 ， 能实现对 运 动 目标 的超 高分辨 成像 ， 为提 取 目标 的精细微 动特 征提供 了新 的途 径 。研 究
了基 于逆 合成 孔径 成像 激光 雷达 的 目标振 动微 多普勒 特 征 ， 析 了 目标 运 动 时 激光 信 号 的高 分 载 频和大 带宽对 目标 微 多普勒特 征 的影 响 ， 并通 过仿 真 实 验对 基 于 逆合 成 孔径 成 像 激 光 雷达 的 目标 微 多普 勒特征 和基 于微 波波段 逆合 成孔 径 雷达 的 目标 微 多普 勒 特 征进 行 了比较 ， 明 证
ｔ ｒ ｓｏ ｉ ｒ ｔ ｎ ｉ Ｓ Ｌ ａｅ ａ ａｙ ｅ ａ ｄ ｔ ｅ ｉ ｆ ｅ ｃ ｓｏ ｉｈ ｃ ｒｉｒｆｅ ｕ ｎ ｙ ａ ｄ ｌｒ ｅ ｂ ｎ ｗ ｄ ｈ ｏ ｓ ｒｓｇ ｕ ｅ ｆ ｂ ａｉ ｎ Ｉ ＡＩ ｒ ｎ ｌ ｚ ｄ， ｎ ｈ ｎ ｌ ｎ ｅ ｆｈｇ ａ ｒｅ ｒｑ ｅ ｃ ｎ ａ ｇ ａ ｄ ｉ ｔ ｆｌ ｅ ｉ－ ｖ ｏ ｕ ａ ｈ ｌｏ Ｄ ｅ ｔｒ ｓａ ｅ ｄ ｓ ｕ ｓ ｄ Ｔ ｅ ｍ— ｅ ｔ ｒ ｓｉ Ｓ Ｌ ａ ｅ ｃ ｍｐ ｒ ｄ ｗ ｔ ｈ ｔｉ ｃ ｏ ａ ｅ ｉ ｖ ｒｅ ｓ ｎｈ ｔ ａ ｎ ｍ— ｆａ ｕ ｅ ｒ ｉ ｓｅ ． ｈ Ｄ ｆａ ｕ ｅ ｎ Ｉ ＡＩ ｒ ｏ ａ ｅ ｉ ｔ ａ ｎ ｍｉｒ ｗ ｖ ｎ ｅ ｓ ｙ ｔ ｅｉ ｃ ｈ ｃ