月面成像合成孔径激光雷达性能分析

徐显文; 洪光烈; 张琨锋; 胡以华; 舒嵘

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月面成像合成孔径激光雷达性能分析

徐显文, 洪光烈, 张琨锋, 胡以华, 舒嵘

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徐显文, 洪光烈, 张琨锋, 胡以华, 舒嵘. 月面成像合成孔径激光雷达性能分析[J]. 红外与激光工程, 2013, 42(3): 621-625.

引用本文:

徐显文, 洪光烈, 张琨锋, 胡以华, 舒嵘. 月面成像合成孔径激光雷达性能分析[J]. 红外与激光工程, 2013, 42(3): 621-625.

Xu Xianwen, Hong Guanglie, Zhang Kunfeng, Hu Yihua, Shu Rong. Performance analysis of lunar imaging synthetic aperture ladar[J]. Infrared and Laser Engineering, 2013, 42(3): 621-625.

Citation:

Xu Xianwen, Hong Guanglie, Zhang Kunfeng, Hu Yihua, Shu Rong. Performance analysis of lunar imaging synthetic aperture ladar[J]. Infrared and Laser Engineering, 2013, 42(3): 621-625.

月面成像合成孔径激光雷达性能分析

1.
中国科学院上海技术物理研究所空间主动光电技术与系统实验室,上海200083

基金项目:

国家重点基础研究发展计划（973）项目（2009CB724004）

详细信息

作者简介:
徐显文（1986- ），男，博士生，主要从事合成孔径激光雷达方面的研究。Email：xuxianwen3@163.com；胡以华（1962- ），男，教授，博士生导师，主要从事光电信息处理技术方面的研究。Email：yh_hu@263.net

徐显文（1986- ），男，博士生，主要从事合成孔径激光雷达方面的研究。Email：xuxianwen3@163.com；胡以华（1962- ），男，教授，博士生导师，主要从事光电信息处理技术方面的研究。Email：yh_hu@263.net

中图分类号: TN958

Performance analysis of lunar imaging synthetic aperture ladar

1.
Key Laboratory of Space Active Opto-Electronics technology,Shanghai Institute of Technical Physics Chinese Academy of Sciences,Shanghai 200083,China

摘要: 合成孔径激光雷达（SAL）是一种高分辨率的主动式成像雷达，具有全天时、作用距离远的特点。以嫦娥一号绕月卫星平台为例，分析了基于月面成像的合成孔径雷达的若干问题。首先，详细推导了光外差探测信号的复数表达形式。然后，在光子受限状态下，运用统计光学原理，分析了探测信号的统计特性和信噪比。最后，基于绕月卫星平台，推导了SAL 系统的相关参数和探测器获得的单个像元光子数，论证了该系统在理论上的可行性。
- 合成孔径激光雷达 /
- 信噪比 /
- 光子数 /
- 光子受限
Abstract: Synthetic aperture ladar(SAL) is a kind of high-resolution active imaging ladar, which operates under day and night and long distance conditions. Taking the platform of lunar satellite Chang'e-1 as an example, several problems about SAL were ananlyzed based on lunar surface imaging. Then, using the theory of statistical optics, the statistical characteristics and signal-to-noise ratio of detect signal in photo- limited regime were analyzed. Finally, the related parameters and total number of photons of SAL system was derived based on the lunar satellite platform and it was proved to be feasible in theory.
- synthetic aperture ladar /
- signal-to-noise ratio /
- number of photons /
- photon-limited

[1]	Li Fan, Wu Shuangyang, Zheng Yongchao, et al. Overview of the development of synthetic aperture lidar [J]. Infrared and Laser Engineering, 2006, 35(1): 55-59. (in Chinese) 李番,邬双阳,郑永超,等. 合成孔径激光雷达技术综述[J]. 红外与激光工程,2006, 35(1): 55-59.
[2]
[3]	Robert L Lucke, Lee J Rickard. Synthetic aperture ladar (SAL): fundamental theory, design equations for a satellite system, and laboratory demonstration [R]. Naval Research Laboratory Report, 2002, NRL /FR/ 7218-02-10, 051.
[4]
[5]
[6]	张澄波. 综合孔径雷达: 原理、系统分析与应用[M]. 北京科学出版社, 1989.
[7]
[8]	戴永江. 激光雷达原理[M]. 国防工业出版,2002.
[9]	Li Jinming, Hu Yihua, Wang Enhong, et al. Imaging of satellite-to-satellite synthetic aperture lidar [J]. Infrared and Laser Engineering, 2011 40(9): 1668-1672. (in Chinese) 李今明,胡以华,王恩宏,等. 星对星合成孔径激光雷达成像[J]. 红外与激光工程,2011, 40(9): 1668-1672.
[10]
[11]	郭培源. 光电检测技术与应用[M]. 北京航空航天大学出版社,2006.
[12]
[13]
[14]	Meng Zhaohua, Hong Guanglie, Hu Yihua, et al. Research on chirped amplitude modulation coherent lidar [J]. Acta Optica Sinica, 2010, 33(8): 2446-2450. (in Chinese) 孟昭华,洪光烈,胡以华,等. 啁啾调幅相干探测激光雷达关键技术研究[J]. 光学学报,2010, 30(8): 2446-2450.
[15]
[16]	Lucke R L, Rickard L J. Photon-limited synthetic aperture imaging for planet surface studies [J]. Appl Opt, 2002, 41 (24): 5084-5095.
[17]
[18]	Goodman J W. Statistical Optics [M]. Qin Kecheng Transl, New York: Wiley-Interscience, 1985.
[19]	Jackson C R, Apel J R. Synthetic Aperture Radar marine User's Manual [M]. U.S Department of Commerce, National Oceanic and Atmospheric Administration, 2005.
[20]
[21]	周世椿. 高级红外光电工程导论[M]. 中科院上海技术物理研究所研究生部, 2010.
[22]
[23]
[24]	Zhang Kunfeng, Hong Guanglie, Xu Xianwen, et al. Realization method of range resolution of sub-millimeter in widely tunable laser radar [J]. Infrared and Laser Engineering, 2012, 41(10): 2674-2679. 张琨锋,洪光烈,徐显文,等. 宽调谐激光雷达亚毫米级距离分辨的实现方法[J]. 红外与激光工程,2012, 41(10): 2674-2679.
[25]	Philip Gatt, Don Jacob, Bert Bradford, et al. Performance bounds of the phase g radient autofocus algorithm for synthetic aperture ladar [C]//SPIE, 2009, 7323: 73230P-1-73230P-8.

[1]	惠俊, 柴洪洲, 向民志, 杜祯强, 靳凯迪. 量子增强星载光子计数激光雷达阈值检测性能 . 红外与激光工程, 2023, 52(4): 20220469-1-20220469-11. doi: 10.3788/IRLA20220469
[2]	刘秉义, 李瑞琦, 杨倩, 孔晓娟. 蓝绿光星载海洋激光雷达全球探测深度估算 . 红外与激光工程, 2019, 48(1): 106006-0106006(6). doi: 10.3788/IRLA201948.0106006
[3]	张珂殊, 吴一戎. 距离向扫描合成孔径激光雷达目标三维重建 . 红外与激光工程, 2019, 48(3): 330001-0330001(7). doi: 10.3788/IRLA201948.0330001
[4]	左维康, 朱亚丹, 邱敏, 刘继桥, 陈卫标. APD探测器的性能对激光雷达反演CO₂浓度误差影响研究 . 红外与激光工程, 2018, 47(4): 406002-0406002(7). doi: 10.3788/IRLA201847.0406002
[5]	李光远, 孙建锋, 周煜, 卢智勇, 张国, 许蒙蒙, 张波. 直视合成孔径激光雷达自补偿高速空间波前调制器 . 红外与激光工程, 2018, 47(10): 1030001-1030001(7). doi: 10.3788/IRLA201847.1030001
[6]	罗秀丽, 唐璟, 王岭雪, 蔡毅, 薛唯, 张小水, 王书潜. 热像仪探测泄漏气体的信噪比建模与测试 . 红外与激光工程, 2016, 45(12): 1204003-1204003(8). doi: 10.3788/IRLA201645.1204003
[7]	吴超, 刘春波, 韩香娥. 光波导相控阵激光雷达接收系统设计 . 红外与激光工程, 2016, 45(10): 1030003-1030003(6). doi: 10.3788/IRLA201645.1030003
[8]	沈姗姗, 陈钱, 何伟基, 周萍, 顾国华. 单光子测距系统性能优化研究和实现 . 红外与激光工程, 2016, 45(2): 217001-0217001(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0217001
[9]	李飞, 张鸿翼, 徐卫明, 舒嵘. 天基合成孔径激光雷达非合作目标成像系统设计与实验 . 红外与激光工程, 2016, 45(10): 1030001-1030001(8). doi: 10.3788/IRLA201645.1030001
[10]	唐禹, 秦宝, 晏芸, 汪路锋, 邢孟道. 多发多收合成孔径激光雷达高分辨率宽测绘带成像 . 红外与激光工程, 2016, 45(8): 830001-0830001(8). doi: 10.3788/IRLA201645.0830001
[11]	邓潘, 张天舒, 陈卫, 刘建国, 刘洋. 大气探测激光雷达噪声比例因子及信噪比的估算 . 红外与激光工程, 2016, 45(S1): 81-86. doi: 10.3788/IRLA201645.S130003
[12]	孙成明, 袁艳, 赵飞. 空间目标天基成像探测信噪比分析 . 红外与激光工程, 2015, 44(5): 1654-1659.
[13]	王磊, 赵海宾, 余继周, 胡庆荣, 鲁耀兵, 张圆成. 主被动结合激光雷达系统设计与性能仿真 . 红外与激光工程, 2015, 44(S1): 68-72.
[14]	张艳, 陈涌, 周鼎富, 侯天晋. 锐化函数对合成孔径激光雷达成像图像的影响 . 红外与激光工程, 2015, 44(9): 2588-2592.
[15]	刘可辉, 王晓蕊, 张卫国. 红外点目标成像信噪比建模分析 . 红外与激光工程, 2014, 43(7): 2143-2147.
[16]	吴谨, 李斐斐, 赵志龙, 杨兆省, 王东蕾, 唐永新, 苏园园, 梁娜. 条带模式合成孔径激光雷达不依赖PGA的高分辨率成像演示 . 红外与激光工程, 2014, 43(11): 3559-3564.
[17]	王心遥, 张珂殊. 基于欠采样的激光测距数字鉴相方法 . 红外与激光工程, 2013, 42(5): 1330-1337.
[18]	张艳, 史晓丁, 陈涌, 赵彬, 周鼎富, 侯天晋. 基于外差探测的合成孔径激光雷达成像模拟 . 红外与激光工程, 2013, 42(8): 2027-2031.
[19]	葛卫龙, 华良洪, 张晓晖. 距离选通水下激光成像系统信噪比分析与计算 . 红外与激光工程, 2013, 42(8): 2022-2026.
[20]	马鹏阁, 金秋春, 柳毅, 齐林. 新型机载多脉冲激光雷达目标信号模拟器 . 红外与激光工程, 2012, 41(8): 2068-2072.

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月面成像合成孔径激光雷达性能分析

1. 中国科学院上海技术物理研究所空间主动光电技术与系统实验室,上海200083

作者简介:
徐显文（1986- ），男，博士生，主要从事合成孔径激光雷达方面的研究。Email：xuxianwen3@163.com；胡以华（1962- ），男，教授，博士生导师，主要从事光电信息处理技术方面的研究。Email：yh_hu@263.net

徐显文（1986- ），男，博士生，主要从事合成孔径激光雷达方面的研究。Email：xuxianwen3@163.com；胡以华（1962- ），男，教授，博士生导师，主要从事光电信息处理技术方面的研究。Email：yh_hu@263.net

收稿日期: 2012-07-22
修回日期: 2012-08-19
刊出日期: 2013-03-25

基金项目:

国家重点基础研究发展计划（973）项目（2009CB724004）

中图分类号: TN958

关键词:

摘要: 合成孔径激光雷达（SAL）是一种高分辨率的主动式成像雷达，具有全天时、作用距离远的特点。以嫦娥一号绕月卫星平台为例，分析了基于月面成像的合成孔径雷达的若干问题。首先，详细推导了光外差探测信号的复数表达形式。然后，在光子受限状态下，运用统计光学原理，分析了探测信号的统计特性和信噪比。最后，基于绕月卫星平台，推导了SAL 系统的相关参数和探测器获得的单个像元光子数，论证了该系统在理论上的可行性。