[发明专利]相干激光雷达大口径衍射光学系统孔径渡越补偿方法

说明书

本发明公开了一种相干激光雷达大口径衍射光学系统孔径渡越补偿方法，涉及相干激光雷达技术领域。该方法包括：对与本振混频并经光电转换后的目标回波信号进行采样；对数字信号进行傅里叶变换；对数字信号进行匹配滤波；对数字信号进行幅频特性校正；对数字信号频谱进行逆傅里叶变换获得时域波形。本发明可以改善孔径渡越导致的相干激光雷达大口径衍射光学系统的距离向高分辨率成像结果的散焦状况，为大口径衍射光学系统在相干激光雷达中的应用创造了条件。

技术领域

本发明涉及相干激光雷达领域，特别涉及一种相干激光雷达大口径衍射光学系统孔径渡越补偿方法。

背景技术

衍射光学系统可用于相干激光雷达，通过衍射器件(如菲涅尔透镜阵列和二元光学器件)引入较大的移相量实现波前控制，以减小焦距并实现系统的轻量化(刘丽萍，王骐，李绮.用二元光学器件简化相干激光雷达天线系统的光学设计[J].中国激光，2002，29(s1)：251-253)。

如说明书附图1所示，在经过衍射器件移相后，从衍射主镜不同位置到达焦点处的目标回波信号的相位相同，从而实现目标回波信号在空间上的聚焦。

当相干激光雷达发射宽带信号时，将形成距离向高分辨率。此时，由于衍射器件仅改变了目标回波信号的相位，未对其包络进行时移，所以从衍射主镜不同位置到达焦点的目标回波信号同相相加时存在包络错位，当包络错位大于半个距离分辨单元时，即会导致同相相加后的目标回波信号在距离向散焦。该问题被称为相干激光雷达大口径衍射光学系统的孔径渡越问题，与微波相控阵天线的孔径渡越问题类似。

微波相控阵天线能够对每个阵元接收的目标回波信号分别进行采样，再在数字域进行处理，所以其孔径渡越问题容易解决，目前已有相关解决方案(仇光锋，朱力.宽带相控阵雷达孔径渡越现象研究[J].中国电子科学研究院学报，2010，5(4)：354-359)。但是，相干激光雷达大口径衍射光学系统的孔径渡越问题目前尚没有有效的解决方案。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明提供了一种相干激光雷达大口径衍射光学系统孔径渡越补偿方法，以至少部分解决以上所提出的技术问题。

(二)技术方案

根据本发明的一方面，提供一种相干激光雷达大口径衍射光学系统孔径渡越补偿方法，包括：

步骤S1：对与本振混频并经光电转换后的目标回波信号进行采样；

步骤S2：对采样得到的数字信号进行傅里叶变换，获得其频谱；

步骤S3：构造匹配滤波器的频率响应函数，并对步骤S2得到的数字信号进行匹配滤波；

步骤S4：构造幅频特性校正函数，并对步骤S3得到的数字信号进行幅频特性校正；

步骤S5：对步骤S4得到的数字信号频谱进行逆傅里叶变换获得时域波形。

在进一步的实施方案中，所述匹配滤波器的频率响应函数根据衍射光学系统的模型参数和参考点目标的回波信号构造得到。

在进一步的实施方案中，所述匹配滤波器的频率响应函数是所述参考点目标的回波信号频谱的共轭。

在进一步的实施方案中，所述幅频特性校正函数由参考点目标的回波信号的幅频特性构造得到。

在进一步的实施方案中，所述参考点目标为激光波束中心线上的远场点目标或通过设置合作目标作为所述参考点目标。

在进一步的实施方案中，所述参考点目标存在系统误差，且所述系统误差通过定标进行校正。

在进一步的实施方案中，所述补偿方法将相干激光雷达的波束划分为多个子波束分别进行孔径渡越补偿。