??人類(lèi)社會(huì)發(fā)展正越來(lái)越需要獲取、認(rèn)知、利用其周?chē)母鞣N信息，從身邊到地球、空中和太空，信息化和智能化的發(fā)展越來(lái)越依賴(lài)于各種傳感器將自然界的各種狀態(tài)信息變換為可用的數(shù)據(jù)。高精度高可信數(shù)據(jù)獲取成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)，也是數(shù)字孿生的基礎(chǔ)。激光探測(cè)是一種基于主動(dòng)激光照射和回波處理反演的非接觸探測(cè)方式，其波長(zhǎng)短、波束窄，能夠?qū)崿F(xiàn)更高的測(cè)量精度，可遠(yuǎn)距離快速獲取物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、結(jié)構(gòu)形態(tài)、物質(zhì)成分等信息。同時(shí)，激光探測(cè)還具有很強(qiáng)的抗干擾能力，從而使信息感知更可靠，在復(fù)雜環(huán)境中進(jìn)行遠(yuǎn)距離運(yùn)動(dòng)目標(biāo)辨識(shí)、無(wú)人駕駛和空間感知極為有用。它是正在蓬勃興起且已廣泛應(yīng)用的一種新型信息感知手段，未來(lái)必將得到更快發(fā)展。

??激光探測(cè)由最初的測(cè)距測(cè)速，發(fā)展到后來(lái)的掃描激光成像，均屬于線性探測(cè)，獲取的是激光回波信號(hào)強(qiáng)度或調(diào)制包絡(luò)信息。為了作用距離更遠(yuǎn)，發(fā)展出光子探測(cè)，獲取的是目標(biāo)回波的光子計(jì)數(shù)結(jié)果，特別是單光子探測(cè)在空間應(yīng)用上有很好的效果。為獲取更高效更可靠的探測(cè)能力，量子糾纏探測(cè)因其機(jī)理新穎，正受到關(guān)注，并有一定的研究成果出現(xiàn)。為獲取更加精細(xì)的目標(biāo)信息，例如毫米級(jí)分辨率的遠(yuǎn)距離目標(biāo)成像，或者測(cè)量目標(biāo)微小的抖動(dòng)，激光相干探測(cè)能發(fā)揮重要作用。激光相干探測(cè)發(fā)射的是高相干性激光、檢測(cè)的是受目標(biāo)調(diào)制的光載波而不僅僅是光強(qiáng)度，它具有轉(zhuǎn)換增益高、濾波性能好、可檢測(cè)信息特征多、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)。作為激光探測(cè)的前沿方向，激光相干探測(cè)是精細(xì)信息感知手段的希望之星。

??《激光相干探測(cè)應(yīng)用理論方法》一書(shū)由科學(xué)出版社于2022年出版，作者胡以華教授系我國(guó)光電對(duì)抗領(lǐng)域重要領(lǐng)軍科學(xué)家，長(zhǎng)期從事激光探測(cè)與光電信息技術(shù)等方面的研究工作，在運(yùn)動(dòng)目標(biāo)激光探測(cè)方向取得了一系列開(kāi)創(chuàng)性研究成果。作者團(tuán)隊(duì)聚焦激光相干探測(cè)，進(jìn)行了深入的研究，積累了大量第一手資料，發(fā)表了一系列研究論文，申請(qǐng)了一批相關(guān)專(zhuān)利，進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)或應(yīng)用。此專(zhuān)著體現(xiàn)了作者團(tuán)隊(duì)在激光相干探測(cè)方向多年的研究成果，旨在系統(tǒng)闡述面向運(yùn)動(dòng)目標(biāo)感知的激光相干探測(cè)應(yīng)用理論方法。

??此專(zhuān)著重點(diǎn)闡述了大氣擾動(dòng)探測(cè)、測(cè)距測(cè)速、微多普勒效應(yīng)探測(cè)、面向合成孔徑的激光相干探測(cè)的新規(guī)律、新思路、新技術(shù)和新結(jié)論。激光相干探測(cè)理論基礎(chǔ)部分主要介紹了激光相干探測(cè)基礎(chǔ)知識(shí)、原理、主要指標(biāo)及特點(diǎn)、應(yīng)用現(xiàn)狀及典型系統(tǒng)；大氣擾動(dòng)的激光相干探測(cè)部分從運(yùn)動(dòng)目標(biāo)產(chǎn)生的大氣 CO2 擾動(dòng)和風(fēng)場(chǎng)擾動(dòng)激光相干探測(cè)兩個(gè)方面，按照探測(cè)原理、探測(cè)系統(tǒng)、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證思路進(jìn)行敘述；距離速度的啁啾調(diào)幅激光相干探測(cè)部分主要介紹其測(cè)距測(cè)速的原理、方法和系統(tǒng)；微多普勒效應(yīng)的激光相干探測(cè)部分闡述微多普勒效應(yīng)激光相干探測(cè)建模，以及基于時(shí)頻分析的微動(dòng)特征快速提取和基于信號(hào)模型的微動(dòng)參數(shù)估計(jì)方法；面向合成孔徑的激光相干探測(cè)部分介紹合成孔徑激光雷達(dá)探測(cè)原理、成像算法、相位補(bǔ)償算法，以及合成孔徑激光雷達(dá)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

??探測(cè)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，首先需要測(cè)量其質(zhì)心運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，也就是測(cè)距測(cè)速；其次需要關(guān)注其圍繞質(zhì)心的抖動(dòng)，有助于目標(biāo)識(shí)別，因此需要測(cè)量其微動(dòng)特征；進(jìn)一步的目標(biāo)識(shí)別需要了解其形態(tài)結(jié)構(gòu)特征，對(duì)目標(biāo)體成像，目前合成孔徑成像是能達(dá)到最優(yōu)分辨能力的一種方法；除此之外，空中運(yùn)動(dòng)目標(biāo)對(duì)周?chē)髿獾臄_動(dòng)，也反映了其本質(zhì)屬性，是目標(biāo)探測(cè)某些特定應(yīng)用的非常有價(jià)值的方式。此專(zhuān)著圍繞上述四個(gè)應(yīng)用需求進(jìn)行了全面的闡述。大氣CO2和風(fēng)場(chǎng)擾動(dòng)的激光相干探測(cè)是作者面向特定應(yīng)用提出的一種新型探測(cè)方式，其基礎(chǔ)來(lái)源于大氣探測(cè)激光雷達(dá)，作者創(chuàng)造性地解決了兩個(gè)難題：一是準(zhǔn)確高分辨地測(cè)量出大氣中CO2含量濃度和風(fēng)場(chǎng)速度，與自然量值相比得到飛行器引起的微小擾動(dòng)量；二是距離上分段、方位上分格、少積累的短時(shí)間獲取有用信息，這需要一系列關(guān)鍵技術(shù)突破和信息處理技術(shù)作支持。常規(guī)的測(cè)距測(cè)速有脈沖式和包絡(luò)調(diào)制式，相干體制測(cè)距測(cè)速可以得到準(zhǔn)確的光信號(hào)頻率值，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)高精度的測(cè)距和測(cè)速精度。它主要有啁啾頻率調(diào)制連續(xù)波、偽隨機(jī)碼調(diào)相及啁啾信號(hào)調(diào)幅方式。這些新方式應(yīng)用有限，作者圍繞啁啾信號(hào)調(diào)幅激光相干測(cè)距測(cè)速開(kāi)展研究，重點(diǎn)解決了測(cè)量信號(hào)處理的理論和算法問(wèn)題，實(shí)驗(yàn)和應(yīng)用體現(xiàn)了其優(yōu)良的性能。目標(biāo)微動(dòng)探測(cè)需要解析出相干回波的頻率調(diào)制結(jié)果，其高性能信號(hào)探測(cè)技術(shù)是保證。而對(duì)于多要素耦合調(diào)制的激光回波信號(hào)微多普勒效應(yīng)分離與微動(dòng)特征提取，一直是個(gè)難題。作者重點(diǎn)專(zhuān)注于微動(dòng)特征提取方法和微動(dòng)參數(shù)估計(jì)方法，提出了卓有成效的解決措施。合成孔徑激光雷達(dá)作為一種新型的主動(dòng)式成像雷達(dá)，成像時(shí)間短，分辨率高，能夠獲得幾乎接近于光學(xué)照片質(zhì)量的高分辨率圖像，并具有三維成像的特點(diǎn)，可滿足各領(lǐng)域特別是空間應(yīng)用對(duì)高分辨率成像的迫切需求。但是合成孔徑激光雷達(dá)對(duì)平臺(tái)和目標(biāo)的距離徙動(dòng)與振動(dòng)極為敏感，實(shí)現(xiàn)起來(lái)特別不易，需要提出一系列的校正措施加以補(bǔ)償。作者在這方面做出了有益嘗試，提出了新的距離-多普勒成像算法和相位梯度自聚焦成像算法等有效補(bǔ)償措施。

??此專(zhuān)著具有典型的理實(shí)融合特征，在闡釋面向特定應(yīng)用的激光相干探測(cè)理論基礎(chǔ)上給出了實(shí)現(xiàn)原理和實(shí)驗(yàn)結(jié)論。理論具有前沿性，方法具有有效性，應(yīng)用具有針對(duì)性，反映了激光相干探測(cè)的新突破、新興高性能測(cè)量的新發(fā)展。為面向運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的激光相干探測(cè)技術(shù)應(yīng)用奠定了理論方法基礎(chǔ)，給我們開(kāi)展這方面的研究和應(yīng)用帶來(lái)非常有價(jià)值的借鑒。此專(zhuān)著的出版對(duì)于越來(lái)越受到關(guān)注的激光相干探測(cè)技術(shù)具有開(kāi)拓性意義，是國(guó)內(nèi)近年來(lái)不可多得的一本激光探測(cè)領(lǐng)域的科技著作。

《激光相干探測(cè)應(yīng)用理論方法》，胡以華著，科學(xué)出版社2022年12月，ISBN：9787030739759

??(作者系中國(guó)科學(xué)院院士，國(guó)科大杭州高等研究院院長(zhǎng)，中國(guó)科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所研究員 王建宇)