[發明專利]一種成像方法

有效

• 申請號: 201911347403.2
• 申請日: 2019-12-24
• 公開（公告）號: CN110967692B
• 公開（公告）日: 2023-04-11
• 發明（設計）人: 劉亞奇;高亮;陳斌;張鳳萍;王海濤
• 申請（專利權）人: 上海無線電設備研究所
• 主分類號: G01S13/89
• 分類號: G01S13/89;G01S7/41
• 代理公司: 上海元好知識產權代理有限公司 31323
• 代理人: 張妍;徐雯瓊

1.一種成像方法，其特征在于，包含：

步驟S1、獲取雷達探測目標的渦旋電磁波回波信號；

步驟S2、對所述渦旋電磁波回波信號進行預處理；

所述步驟S2還包括：將用于接收所述渦旋電磁波回波信號的接收系統設置為基模模式，以前端去斜方式，并對經模數轉換的渦旋電磁波回波信號進行快時間高階相位項補償和包絡對齊處理；

步驟S3、根據經所述預處理的渦旋電磁波回波信號，獲取所述雷達探測目標的位置信息；

步驟S4、根據經所述預處理的渦旋電磁波回波信號，獲取所述雷達探測目標的若干個散射點的方位角信息；

步驟S5、根據所述位置信息和所述若干個散射點的方位角信息，獲得與每一所述散射點相對應的散射點俯仰角信息；

所述步驟S5包括：根據基模模式分布的特征構建同一散射點下的散射點俯仰角和模式幅度的轉換矩陣D，可利用Laguerre多項式直接求得；模式數為M，俯仰向可分辨數為N，則所述轉換矩陣D為M×N的矩陣，表示為：

根據所述雷達探測目標的第p散射點方位信息A_pm，結合所述轉換矩陣D獲得對應的散射點俯仰角信息；其中，所述轉換矩陣D中的矩陣[A₀···A_m···A_M]表示不同模式散射點對應的回波強度，矩陣[θ₀···θ_n···θ_N]表示散射點對應模式的俯仰角度，D_mn表示某種俯仰角為θ_n對應幅度為A_m時的系數；

步驟S6、將所有所述散射點俯仰角信息映射至三維坐標中，以重構出所述雷達探測目標的立體圖像。

2.如權利要求1所述的成像方法，其特征在于，所述步驟S2包括：根據不同的渦旋電磁波回波信號特性，對所述渦旋電磁波回波信號進行模擬正交解調后直接進行模數變換，得到回波頻譜，并將所述回波頻譜搬移至預設的處理頻帶內；

或者，采用中頻采樣后數字下變頻的方式以對所述渦旋電磁波回波信號進行模數轉換，得到回波頻譜，并將所述回波頻譜搬移至預設的處理頻帶內。

3.如權利要求2所述的成像方法，其特征在于，所述步驟S3包括：所述雷達探測目標包括P個散射點，每個散射點后向散射強度表示為σ_p，忽略初相，則所述渦旋電磁波回波信號s_rm(t)為：

式中，f_p表示散射點的頻率，t表示時間脈寬，L_m(.)表示Lagurre多項式，ρ表示散射點到雷達視軸的距離，ω_3dB表示發射波束r處照射的3dB波束寬度所對應的束腰波束大小，m表示渦旋電磁波的基模模式的階數，表示散射點的相位；

對所述渦旋電磁波回波信號s_rm(t)進行快時間維FFT變換，獲得不同散射點回波距離對應的頻率值；

根據頻率與距離關系計算出所述雷達探測目標的位置信息。

4.如權利要求3所述的成像方法，其特征在于，所述步驟S4包括：

采用慢時間維FFT變換可獲得每個所述散射點的空間相位分布信息，所述雷達探測目標的第p個散射點方位信息A_pm采用如下公式表示：

L_m(.)表示Lagurre多項式，ρ表示散射點到雷達視軸的距離，ω_3dB表示發射波束r處照射的3dB波束寬度所對應的束腰波束大小，m表示渦旋電磁波的基模模式的階數，表示散射點的相位，α表示渦旋電磁波的軌道角動量的本征值，用于描述渦旋電磁波的軌道角動量的狀態；根據三角函數特性，當m≠α時，A_pm為零，則可確定該第p散射點的方位角信息。