[發明專利]基于電磁渦旋波的三維合成孔徑雷達成像方法

有效

• 申請號: 201710975293.9
• 申請日: 2017-10-16
• 公開（公告）號: CN107607952B
• 公開（公告）日: 2020-08-11
• 發明（設計）人: 楊桃麗;淦小健;王勇
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G01S13/90
• 分類號: G01S13/90
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種基于電磁渦旋波的三維合成孔徑雷達成像方法，主要解決了現有二維成像方法僅考慮目標與雷達相對靜止的問題。本發明的實現步驟是：(1)發射具有不同軌道角動量的電磁渦旋波；(2)對接收到的回波信號進行距離壓縮和距離徙動校正；(3)沿航向進行去斜操作，得到沿航向聚焦圖像；(4)以場景中心為參考，對沿航向聚焦后的圖像進行多普勒單元徙動校正；(5)在軌道角動量域進行傅里葉變換，得到三維圖像，再根據角度轉換關系，得到最終的三維合成孔徑雷達圖像。本發明通過利用電磁渦旋波攜帶的軌道角動量，結合目標與雷達的相對運動，實現了三維合成孔徑雷達成像。

技術領域

本發明屬于雷達技術領域，更進一步涉及雷達成像技術領域中的合成孔徑雷達(Synthetic Aperture Radar，SAR)三維成像方法。

背景技術

合成孔徑雷達因具有全天時、全天候、遠距離成像的能力，在戰略防御、地形測繪等軍用和民用領域得到了廣泛應用。傳統SAR僅能獲取斜平面上的兩維圖像，且受疊掩和透視收縮等的影響。為了克服兩維成像的缺陷，國內外學者提出了多種三維SAR成像的方法。目前三維SAR成像已成為現代雷達的研究熱點之一。

下視線性陣列三維SAR系統作為實現三維SAR成像的主要技術之一，目前已受到各國學者的關注。通過利用垂直航向的線性陣列，下視線性陣列三維SAR可實現除傳統SAR成像可得到的沿航向和距離向分辨以外，還能獲得垂直航向的分辨能力，從而實現對照射場景的三維成像。但是，下視線性陣列三維SAR存在兩個主要的問題：垂直航向分辨率受陣列尺寸的影響，與沿航向和距離向分辨率相比通常較低；為避免模糊圖像，垂直航向上的陣元間距必須足夠小，從而導致陣元數的大大增加。

電磁渦旋波攜帶的軌道角動量(Orbital Angular Momentum,OAM)受到了無線通信，射電天文學等越來越多領域的重視。近年來，電磁渦旋波被成功運行于二維雷達目標成像。但是目前的研究局限于雷達與目標相對靜止，且僅能獲取目標的兩維圖像。

發明內容

本發明針對上述三維SAR成像的問題，提出了一種新的基于電磁渦旋波的三維SAR成像方法。與傳統方法不同，本發明充分利用雷達與目標的相對運動，在傳統兩維SAR成像的基礎上，結合電磁渦旋波攜帶的OAM獲取目標的第三維圖像，從而得到三維SAR圖像。

為實現上述目的，本發明的主要步驟如下：

(1)發射具有不同OAM態的電磁渦旋波；

(2)對接收到的回波信號進行距離壓縮和距離徙動校正；

(3)沿航向進行去斜操作，得到沿航向聚焦圖像；

(4)以場景中心為參考，對沿航向聚焦后的圖像進行多普勒單元徙動校正；

(5)在OAM域進行傅里葉變換，得到三維圖像，再根據角度轉換關系，得到最終的三維SAR圖像。

本發明與現有的技術相比具有以下優點：

本發明利用電磁渦旋波攜帶的OAM和雷達與場景間的相對運動，克服了傳統方法僅能實現二維成像的局限，最終可得到三維SAR圖像。

附圖說明

圖1為本發明的設計方法流程圖；

圖2為SAR系統的成像幾何示意圖；

圖3為利用本發明方法得到的三維SAR圖像；

圖4為利用本發明方法得到的第二個點目標的沿錐角方向和沿方位角方向的成像剖面圖；

具體實施方式

參照附圖1，本發明的具體實施步驟如下：

步驟1，發射具有不同OAM態的電磁渦旋波。