申请/专利权人：中国科学院空天信息创新研究院

申请日：2024-03-01

公开（公告）日：2024-05-07

公开（公告）号：CN117805854B

主分类号：G01S17/90

分类号：G01S17/90;G01S7/481;G01S7/484;G01S7/4863

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.05.07#授权;2024.04.19#实质审查的生效;2024.04.02#公开

摘要：本发明提供一种基于MIMO的激光SAL宽视场成像装置及方法，属于合成孔径激光雷达宽视场成像领域，借鉴微波多输入多输出合成孔径雷达SAR技术，解决激光宽视场和远距离探测问题，提出多输入多输出阵列合成孔径激光雷达，构建光学微透镜阵列，实现方位向和距离向大视场，在此基础上，通过阵列发射实现视场内的光场能量叠加，利用不同收、发通道组合形成不同位置等效相位中心信号，实现高分辨率宽测绘带合成孔径激光雷达成像。本发明采用MIMO的阵列合成孔径激光雷达技术，多个通道同时发射和接收相互可分离的发射波形，完成合成孔径激光雷达成像。

主权项：1.一种基于MIMO的激光SAL宽视场成像方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1）根据激光SAL应用中分辨率和幅宽的要求，设计发射光束方位和距离向发散角；步骤2）根据SAL探测距离需求，基于雷达方程，确定方位向和距离向多发多收阵列的个数，设计与发射光纤阵列对应的微透镜阵列，构成多发多收阵列；假设方位向的多发多收阵列个数为M，距离向的多发多收阵列个数为N，则多发多收的MIMO阵列个数为MN，发射光纤输出的光斑直径为10μm，光纤数值孔径NA=0.12；微透镜的直径为127μm，焦距为529μm，微透镜阵列的排布方式为MN阵列，将MN个发射光纤一一对应地放置于MN个微透镜的焦面位置，并固定好，根据雷达方程，计算出M和N的数值；步骤3）假设带有微透镜阵列的多发多收阵列为二维阵列，其中发射系统的每一个发射光纤和对应的微透镜为一个发射阵元，经过微透镜阵列合成得到近场光束振幅；发射阵元的数量为MN，第m,n个发射阵元的坐标为xm,yn，第（m,n）个发射阵元的初始相位为，发射阵元的轴向振幅为Amn，远场平面的坐标用光束传播方向角来表示，各发射阵元近似为高斯光束，经过微透镜阵列合成得到的近场光束振幅记为Ux,y，表示为： （1）其中，m,n为x轴方向第m个，y轴方向第n个阵元的坐标，i为虚数，ω=63.5μm为经过微透镜阵列后每个发射阵元的光斑半径，exp（）为指数运算，（x，y）表示发射阵元的坐标；步骤4）将远场光强分布看作微透镜阵列输出光场的傅里叶变换，从而获得多发多收阵列的出射光在远场形成的场分布；多发多收阵列出射光在远场形成的场分布记为，表示为： （2）其中，x,y,z为初始平面的坐标系的坐标，x’,y’,z’为远场观察面的坐标系的坐标，和为空间频率；k=2πλ为波矢量，λ为激光波长，dx，dy表示对初始平面的积分；θx表示x轴方向切向分布，θy表示y轴方向切向分布；远场光强分布Iθx,θy表示为： （3）其中，表示第（m,n）个阵元初始相位，上式简化为公式（4）： （4）其中，∝指成比例，，，，其中表示第（m,n）个发射阵元初始相位在x方向分量，表示第（m,n）个发射阵元初始相位在y方向分量；步骤5）计算不同排布方式时，根据多发多收阵列的出射光在远场形成的场分布以及远场光斑能量分布，得到多发多收阵列的发射位置和接收位置的最佳排布方式。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 中国科学院空天信息创新研究院 基于MIMO的激光SAL宽视场成像装置及方法

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