前两节分析了条带工作模式下的线性调频的合成孔径激光成像雷达的工作原理。在此基础上，本节基于滑动聚束微波合成孔径雷达［7］的工作模式提出了一种统一的合成孔径激光成像雷达的工作模式，即激光雷达运动的同时进行光束扫描，统一工作模式可以进一步分解出合成孔径激光成像雷达的滑动聚束模式、条带扫描模式、聚束模式和光束扫描模式。其中光束扫描模式不同于微波领域的扫描合成孔径雷达模式（ScanSAR）［8］，是一种新的工作模式，在激光雷达与目标相对静止条件下采用光束扫描实现激光合成孔径成像，具有特殊的应用。

合成孔径激光成像雷达的统一工作模式的工作原理如图3-7所示。定义包含激光雷达光学主轴的平面为主平面，光学足迹的中心与雷达直线运动轨迹垂直时为空间和时间的参考原点，其垂线称为成像中心线，成像中心线上的光学足迹的中心定义为成像目标平面的坐标原点，而成像中心线与雷达运动轨迹的交点为雷达的时间参考原点，两中心的距离为z0，被测物体平面与主平面有一定夹角。合成孔径激光成像雷达做直线运动，步进间隔ΔL1，光学足迹沿目标平面扫描，步进间隔ΔL2。

图3-7　统一工作模式

光学足迹是激光照明光斑和外差接收视场共同作用的物面可成像面积。合成孔径激光成像雷达的光学发射系统发射一定发散度的信号光束，在被测目标平面形成一定直径的发射光斑。而光学接收系统具有一定的外差接收视场，在被测目标平面也形成一定直径的可接收面积。发射光斑和可接收面积之小者为物面可成像面积即光学足迹。一般情况下，发射光束与接收视场同轴同心，光束发散度和外差接收视场角相等。

为了分析统一的工作模式，从点目标激光雷达方程来描述。设理想的激光发射光源为频率线性调制的啁啾信号为

式中，T为激光脉冲周期，ΔT为激光脉冲宽度，发射激光的频率啁啾速率。

合成孔径激光成像雷达采用高斯发射光束和平衡外差接收，其从一个距离为z、位置坐标为（α，β）的散射点目标的回波探测信号为［6］(www.daowen.com)

式中，，ω0为发射光束在望远镜出瞳的波腰，M为望远镜放大倍数，ρ为目标复反射率，φρ为其相位，A0为激光回波振幅，El为本振激光振幅，r0为接收孔径半径，η为探测器量子效率。其中ΔΦ代表所有的相位误差，包括脉冲初始频率不同步、初始相位波动、啁啾非线性、系统随机相位变化等。

设τ为波路信号的真实延迟时间，定义τ′为回波信号的等效时间延迟，按照激光脉冲内接收和激光脉冲间接收两种情况其可以分别表达为τ′=τ或者τ′=τ-NT，即目标信号时间延迟扣除N整数倍激光脉冲周期后的余数延迟时间。

其中二次项历程为

式中，F为等效焦距，且，Ft为发射等效曲率半径，Fr为接收等效曲率半径。

由于回波时延所产生的探测窗口函数为