中國神話中有關(guān)于“千里眼”的故事，但自然界所有生物的眼睛都看不到千里之遠(yuǎn)。而新技術(shù)的發(fā)展，尤其是合成孔徑激光雷達(dá)(SAL)技術(shù)的發(fā)展，真的可能使人類具有“千里眼”能力。
SAL是一種高分辨率成像激光雷達(dá)，其突出的特點(diǎn)是成像分辨率與目標(biāo)距離無關(guān)。理論上，對100km距離外的目標(biāo)，SAL很容易實(shí)現(xiàn)厘米級(jí)的分辨率。這種卓越的成像能力，對遠(yuǎn)距離目標(biāo)的高分辨率監(jiān)視應(yīng)用特別有吸引力。
SAL工作于運(yùn)動(dòng)平臺(tái)， 通過連續(xù)發(fā)射寬帶脈沖激光照明目標(biāo)，同時(shí)接收目標(biāo)散射回波，然后對回波信息進(jìn)行處理獲得目標(biāo)圖像。SAL綜合利用了目標(biāo)回波的時(shí)間和空間信息，是一種很巧妙的高分辨率成像手段。
高分辨率成像SAL并不容易實(shí)現(xiàn)，需要滿足一系列苛刻的硬件、軟件技術(shù)條件等。由于SAL采用激光作為探測光源，激光波長在微米量級(jí)，傳播過程非常容易產(chǎn)生誤差，所以實(shí)現(xiàn)SAL成像、成高質(zhì)量像是一件相當(dāng)不容易的事情。
SAL的根本目的與普通相機(jī)沒有不同，都是獲取目標(biāo)的高分辨率圖像，詳細(xì)的SAL圖像是反映系統(tǒng)性能或應(yīng)用系統(tǒng)參照的最好資料。目前，在SAL技術(shù)研究領(lǐng)域，圖像資料還比較缺乏。最近，中國科學(xué)院電子學(xué)研究所吳謹(jǐn)研究員課題組在《光學(xué)學(xué)報(bào)》上發(fā)表了他們的條帶模式合成孔徑激光雷達(dá)實(shí)驗(yàn)室高分辨率成像結(jié)果( 2015， vol.35，no.12，p1228002)。
他們在SAL技術(shù)研究領(lǐng)域已經(jīng)耕耘十余年，通過綜合考慮探測光源、收發(fā)光學(xué)系統(tǒng)、外差探測、傳輸光路環(huán)境、機(jī)械振動(dòng)、數(shù)據(jù)處理等多方面因素，建成了實(shí)驗(yàn)室SAL成像演示裝置。實(shí)驗(yàn)中在12.9m距離上獲得了合作目標(biāo)及漫反射目標(biāo)的高分辨率SAL圖像，成像分辨率超過真實(shí)口徑衍射極限100倍，如圖1所示。
圖1 距離12.9m處合作目標(biāo)和非合作目標(biāo)SAL成像
圖1中，合作目標(biāo)是由反光材料制作的一個(gè)圖標(biāo)。反光材料是成像實(shí)驗(yàn)常用的目標(biāo)制作材料，它的回波強(qiáng)，成像數(shù)據(jù)信噪比高。漫反射目標(biāo)是表面用砂紙打磨銅箔剪成的三個(gè)字母。漫反射材料目標(biāo)回波弱，成像數(shù)據(jù)信噪比低，可能是SAL實(shí)際應(yīng)用時(shí)常見的目標(biāo)。圖1中，兩種材料目標(biāo)的SAL成像質(zhì)量(分辨率和清晰度)基本相同。
國內(nèi)外高質(zhì)量的SAL圖像發(fā)表不多。美國洛克希德馬丁公司2011年發(fā)表的機(jī)載SAL合作目標(biāo)實(shí)驗(yàn)圖像，仍是僅有的機(jī)載SAL公開圖像。在實(shí)際應(yīng)用中，合作目標(biāo)是不存在的，面對自然地物、戰(zhàn)術(shù)目標(biāo)、城市環(huán)境等非合作目標(biāo)，機(jī)載SAL成像表現(xiàn)又如何呢？很期待相關(guān)結(jié)果發(fā)表。
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