關于合成孔徑激光雷達成像研究

吳 謹

(中國科學院電子學研究所 北京 100190)

1 引言

人們對目標的探測都需要借助傳感器。傳感器收集目標信息的單元，在微波波段，常稱“天線”；在光學波段，俗稱“鏡頭”。天線的尺寸或鏡頭的大小，可理解為本文標題中的 “孔徑”。“合成孔徑”即是將多個“孔徑”通過某種處理，形成一個大“孔徑”。合成后的“孔徑”尺寸大，能提高目標識別的分辨率。

常見的“合成孔徑”方式有兩種。一種是利用多個小孔徑同時收集目標信息，將這些信息處理形成一個等效大孔徑一次收集的信息；另一種是利用小孔徑不同時收集的目標信息，經過處理等效一個大孔徑一次收集的信息。兩種方法的目的都是為了提高目標識別的分辨率，從而獲取更多的目標信息。前者的例子如光學上的“稀疏孔徑成像”[1]或“分布孔徑成像”[2]；后者的例子如合成孔徑雷達(Synthetic Aperture Radar,SAR)[3]。

SAR是一種主動式微波成像雷達。SAR自帶探測源主動照明目標，通過收集目標散射回波信息，實現對目標的高分辨率識別。為了實現合成孔徑，SAR利用了自帶探測源的電(磁)場信息以及目標和SAR之間的相對運動。SAR具有與距離無關的高分辨率成像能力，已裝載于多種平臺(如飛機、衛星等)，在地形測繪、資源勘探、軍事偵察、目標識別及火控系統等方面獲得了廣泛的應用[4]。

合成孔徑激光雷達(Synthetic Aperture Ladar,SAL)是 SAR技術在光學波段的類推。由于光學波長比微波小3、4個數量級，理論上，SAL可以用比SAR更短的合成孔徑時間，實現同樣高的圖像分辨率，形成的圖像不需要專門的解讀技巧就能識別。……