新书推荐《激光相干探测应用理论方法》书评

人类社会发展正越来越需要获取、认知、利用其周围的各种信息，从身边到地球、空中和太空，信息化和智能化的发展越来越依赖于各种传感器将自然界的各种状态信息变换为可用的数据。高精度高可信数据获取成为人们关注的焦点，也是数字孪生的基础。激光探测是一种基于主动激光照射和回波处理反演的非接触探测方式，其波长短、波束窄，能够实现更高的测量精度，可远距离快速获取物体的运动状态、结构形态、物质成分等信息。同时，激光探测还具有很强的抗干扰能力，从而使信息感知更可靠，在复杂环境中进行远距离运动目标辨识、无人驾驶和空间感知极为有用。它是正在蓬勃兴起且已广泛应用的一种新型信息感知手段，未来必将得到更快发展。

《激光相干探测应用理论方法》专著由科学出版社于2022年出版，作者胡以华教授系我国光电对抗领域重要领军科学家，长期从事激光探测与光电信息技术等方面的研究工作，在运动目标激光探测方向取得了一系列开创性研究成果。作者团队聚焦激光相干探测，进行了深入的研究，积累了大量第一手资料，发表了一系列研究论文，申请了一批相关专利，进行了实验或应用。此专著体现了作者团队在激光相干探测方向多年的研究成果，旨在系统阐述面向运动目标感知的激光相干探测应用理论方法。

探测运动目标，首先需要测量其质心运动状态，也就是测距测速；其次需要关注其围绕质心的抖动，有助于目标识别，因此需要测量其微动特征；进一步的目标识别需要了解其形态结构特征，对目标体成像，目前合成孔径成像是能达到最优分辨能力的一种方法；除此之外，空中运动目标对周围大气的扰动，也反映了其本质属性，是目标探测某些特定应用的非常有价值的方式。此专著围绕上述四个应用需求进行了全面的阐述。大气CO₂和风场扰动的激光相干探测是作者面向特定应用提出的一种新型探测方式，其基础来源于大气探测激光雷达，作者创造性地解决了两个难题：一是准确高分辨地测量出大气中CO₂含量浓度和风场速度，与自然量值相比得到飞行器引起的微小扰动量；二是距离上分段、方位上分格、少积累的短时间获取有用信息，这需要一系列关键技术突破和信息处理技术作支持。常规的测距测速有脉冲式和包络调制式，相干体制测距测速可以得到准确的光信号频率值，进而实现高精度的测距和测速精度。它主要有啁啾频率调制连续波、伪随机码调相及啁啾信号调幅方式。这些新方式应用有限，作者围绕啁啾信号调幅激光相干测距测速开展研究，重点解决了测量信号处理的理论和算法问题，实验和应用体现了其优良的性能。目标微动探测需要解析出相干回波的频率调制结果，其高性能信号探测技术是保证。而对于多要素耦合调制的激光回波信号微多普勒效应分离与微动特征提取，一直是个难题。作者重点专注于微动特征提取方法和微动参数估计方法，提出了卓有成效的解决措施。合成孔径激光雷达作为一种新型的主动式成像雷达，成像时间短，分辨率高，能够获得几乎接近于光学照片质量的高分辨率图像，并具有三维成像的特点，可满足各领域特别是空间应用对高分辨率成像的迫切需求。但是合成孔径激光雷达对平台和目标的距离徙动与振动极为敏感，实现起来特别不易，需要提出一系列的校正措施加以补偿。作者在这方面做出了有益尝试，提出了新的距离-多普勒成像算法和相位梯度自聚焦成像算法等有效补偿措施。