光外差探测与压缩感知提升的逆合成孔径成像雷达数据采样技术

逆合成孔径成像激光雷达（Inverse Synthetic Aperture Radar, ISAR）是一种高分辨率的雷达技术，它利用目标与雷达之间的相对运动来提高成像分辨率，突破了传统光学和雷达系统的空间分辨率限制。然而，这种技术面临的主要挑战是激光信号的极高带宽和目标回波信号的微弱性，这对数据接收和处理构成了巨大挑战。 为了克服这些难题，本文提出了结合光外差探测手段与压缩感知理论的数据采样方法。光外差探测技术可以降低回波信号的有效带宽，减少数据量，同时，压缩感知理论则允许在远低于奈奎斯特定理规定的采样率下，依然能够捕捉到信号的稀疏特性。这意味着即使采用较低的采样率，也能实现对目标的高质量成像，这对于实际应用中的空间和能源效率有着显著提升。 具体来说，采样过程分为两步：首先，利用光外差效应，通过检测频率上的差异来分离出目标回波，这有助于减小信号的复杂度。然后，借助压缩感知理论，针对信号的稀疏特性进行采样和重构。压缩感知强调在一定程度上，信号可以用较少的采样点来近似表示，只要这些点选择得当，即使样本数量远少于传统 Nyquist 定律所需的最低数量，也能恢复出完整的信号。 仿真结果显示，本文提出的采样方法在实际应用中具有可行性，能够在保持图像质量的同时，大大降低数据处理的复杂性和硬件需求。这对于扩展 ISAR 技术的应用范围，特别是在对微小目标和远距离目标的高分辨成像方面，具有重要意义。 关键词包括：逆合成孔径成像激光雷达、目标探测、信号采样、光外差探测、压缩感知。这些关键词揭示了论文的核心研究内容，即如何通过创新的信号处理技术来解决ISAR成像中的关键问题，从而推动该领域的技术进步。这篇文章对于理解和改进逆合成孔径成像激光雷达数据采集和处理有着重要的理论价值和实践指导意义。