A sub-Nyquist radar receiver based on photonics-assisted compressed sensing is proposed. Cascaded dictionaries are applied to extract the delay and the Doppler frequency of the echo signals, which do not need to accumulate multiple echo periods and can achieve better Doppler accuracy. An experiment is performed. Radar echoes with different delays and Doppler frequencies are undersampled and successfully reconstructed to obtain the delay and Doppler information of the targets. Experimental results show that the average reconstruction error of the Doppler frequency is 5.33 kHz using an 8-μs radar signal under the compression ratio of 5. The proposed method provides a promising solution for the sub-Nyquist radar receiver.

基于多普勒效应的相干激光雷达广泛应用于测风等大气探测领域，实际应用于风场观测时，由于噪声杂波干扰、回波信号较弱和风场不均匀性等影响了多普勒频移估计的精度。为准确估计激光雷达弱回波信号中的多普勒频移，提升相干测风激光雷达的探测距离和探测精度，文中开展了基于激光雷达功率谱信号的多普勒频移估计算法以及探测性能提升的评估研究。在快速傅里叶变换的基础上，提出了一种结合线性预测频谱估计与导数增强方法的功率谱分析方法，通过与常用的最大似然离散谱峰值频移估计算法(ML DSP算法)进行比较，验证了文中方法在相干测风激光雷达微弱信号频移估计过程中的优势。风速数据的时间及空间相关性分析结果表明，功率谱分析方法具有更好的风速估计稳定性，有效风场探测距离相较ML DSP算法提升了73%。与超声风速计对比结果表明，文中提出的综合算法在弱信号情况下的风速测量精度高，风速结果与超声风速计的标准偏差相较ML DSP算法降低了0.23 m/s，偏离率BIAS降低了0.3 m/s，有效提高了低信噪比范围内多普勒频移估计的精度。

绝对距离测量的精度对于航空航天科技、精密装备加工、卫星编队、行星空间定位等领域具有重要意义。近年来，基于可调谐激光器的扫频干涉（FSI）测距技术以其突破2π模糊度、无测量死区、不接触且不依赖导轨等优点成为国际研究热点。文中在阐述FSI测距原理的基础上，简要分析了测距系统中部分器件的类型与性能，如可调谐激光器、探测器等，以及影响测距系统不确定度的因素，包括非线性扫频、多普勒频移、色散失配等方面，着重介绍了国内外对影响不确定度因素的相应补偿方法，并对补偿后的测量结果进行对比与总结。

提出并实现了一种基于色散调谐主动锁模光纤激光器技术的多普勒频移测量方法，该方法利用大色散谐振腔主动锁模激光器的输出波长与调制频率呈线性这一特性，通过测量锁模激光器输出波长来标定输入系统的微波频率，进而获得多普勒频移.通过模拟仿真，分析了激光器腔长、色散量以及锁模阶数等参量对系统频率测量特性的影响，在理论指导下，针对不同应用场景设计了分别基于长光纤及线性啁啾布拉格光纤光栅的大色散谐振腔结构，实现了载波中心频率分别为12.2 MHz、265 MHz、682 MHz和1.118 7 GHz情况下的频率偏移测量.所提出的测量方法具有结构简单、设计灵活的优点，在多普勒频移测量方面具有应用价值.