[發(fā)明專(zhuān)利]一種成像方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911347403.2
• 申請(qǐng)日: 2019-12-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110967692B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-04-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉亞奇;高亮;陳斌;張鳳萍;王海濤
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 上海無(wú)線電設(shè)備研究所
• 主分類(lèi)號(hào): G01S13/89
• 分類(lèi)號(hào): G01S13/89;G01S7/41
• 代理公司: 上海元好知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31323
• 代理人: 張妍;徐雯瓊

本發(fā)明公開(kāi)了一種成像方法，包含：步驟S1、獲取雷達(dá)探測(cè)目標(biāo)的渦旋電磁波回波信號(hào)；步驟S2、對(duì)所述渦旋電磁波回波信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理；步驟S3、根據(jù)經(jīng)所述預(yù)處理的渦旋電磁波回波信號(hào)，獲取所述雷達(dá)探測(cè)目標(biāo)的位置信息；步驟S4、根據(jù)經(jīng)所述預(yù)處理的渦旋電磁波回波信號(hào)，獲取所述雷達(dá)探測(cè)目標(biāo)的若干個(gè)散射點(diǎn)的方位角信息；步驟S5、根據(jù)所述位置信息和所述若干個(gè)散射點(diǎn)的方位角信息，獲得與每一所述散射點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的散射點(diǎn)俯仰角信息；步驟S6、將所有所述散射點(diǎn)俯仰角信息映射至三維坐標(biāo)中，以重構(gòu)出所述雷達(dá)探測(cè)目標(biāo)的立體圖像。本發(fā)明提出了一種適應(yīng)不同距離探測(cè)的渦旋電磁波三維成像方法。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及成像技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種雷達(dá)成像方法。

背景技術(shù)

雷達(dá)成像技術(shù)具備全天時(shí)、全天候的優(yōu)勢(shì)，不受自然條件的影響，高分辨率成像雷達(dá)在戰(zhàn)場(chǎng)偵察、防空反導(dǎo)、精確打擊等軍事領(lǐng)域中的作用逐步突出，其已成為諸多國(guó)家未來(lái)發(fā)展競(jìng)相爭(zhēng)奪的制高點(diǎn)。

雷達(dá)高分辨成像理論與技術(shù)歷經(jīng)數(shù)十年的發(fā)展已取得長(zhǎng)足進(jìn)步，部分成果也在雷達(dá)成像系統(tǒng)中得到了應(yīng)用，統(tǒng)籌來(lái)看大多數(shù)方法通常都是依據(jù)距離-多普勒原理展開(kāi)，其高分辨率通過(guò)發(fā)射寬帶信號(hào)、雷達(dá)與目標(biāo)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)形成大的虛擬合成孔徑來(lái)獲取。其中方位向分辨率的獲得取決于雷達(dá)與目標(biāo)的橫向相對(duì)運(yùn)動(dòng)，然而在雷達(dá)與目標(biāo)間的橫向相對(duì)運(yùn)動(dòng)較小的一些應(yīng)用場(chǎng)景中，傳統(tǒng)的SAR/ISAR成像所需的大虛擬孔徑無(wú)法保證，雷達(dá)探測(cè)能力受到了限制，因此，探索新的信息獲取方式是提升雷達(dá)成像分辨率的一條重要途徑。

雷達(dá)領(lǐng)域的信息調(diào)制主要利用遠(yuǎn)場(chǎng)平面波近似，當(dāng)電磁波的相位波前具有非平面結(jié)構(gòu)時(shí)，可通過(guò)在其上調(diào)制所需信息來(lái)提高信息傳遞、獲取能力。相比于傳統(tǒng)電磁波，渦旋電磁波則有著更高維度的信息調(diào)制自由度，因其軌道角動(dòng)量擁有不同于線性動(dòng)量已有自由度的新自由度，有望在不增加采樣點(diǎn)的情況下提升雷達(dá)分辨率，并具備抗干擾能力，對(duì)于雷達(dá)特性測(cè)量及目標(biāo)識(shí)別能力的提高具有誘人的應(yīng)用前景。

從電磁渦旋近況可以看出，它是量子信息技術(shù)不可分割的組成部分。軌道角動(dòng)量具有不同的模式，利用不同的OAM狀態(tài)可作為不同信息的載體。由于其波前是連續(xù)變化的，相當(dāng)于能在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)二維角度空間連續(xù)采樣，比現(xiàn)行的MIMO雷達(dá)在空間分集方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)，可望實(shí)現(xiàn)更為理想的目標(biāo)多維成像能力。

目前已有的渦旋電磁波研究主要涉及渦旋電磁波的產(chǎn)生、軌道角動(dòng)量天線設(shè)計(jì)、渦旋電磁波模式復(fù)用等方面。雷達(dá)和通信主要集中的微波波段電磁波也具有渦旋的性質(zhì)，且目前將渦旋電磁波應(yīng)用主要集中在通信領(lǐng)域，其在雷達(dá)領(lǐng)域的研究尚不多見(jiàn)，且存在諸多弊端。由此，需要提出一種應(yīng)用在雷達(dá)領(lǐng)域的較為完善的基于渦旋電磁波的新型成像方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種成像方法，用以解決現(xiàn)有技術(shù)在雷達(dá)成像應(yīng)用領(lǐng)域中沒(méi)有適應(yīng)不同探測(cè)距離的渦旋電磁波三維成像方法的問(wèn)題。

為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種成像方法，包含：步驟S1、獲取雷達(dá)探測(cè)目標(biāo)的渦旋電磁波回波信號(hào)；步驟S2、對(duì)所述渦旋電磁波回波信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理；步驟S3、根據(jù)經(jīng)所述預(yù)處理的渦旋電磁波回波信號(hào)，獲取所述雷達(dá)探測(cè)目標(biāo)的位置信息；步驟S4、根據(jù)經(jīng)所述預(yù)處理的渦旋電磁波回波信號(hào)，獲取所述雷達(dá)探測(cè)目標(biāo)的若干個(gè)散射點(diǎn)的方位角信息；步驟S5、根據(jù)所述位置信息和所述若干個(gè)散射點(diǎn)的方位角信息，獲得與每一所述散射點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的散射點(diǎn)俯仰角信息；步驟S6、將所有所述散射點(diǎn)俯仰角信息映射至三維坐標(biāo)中，以重構(gòu)出所述雷達(dá)探測(cè)目標(biāo)的立體圖像。

進(jìn)一步的，所述步驟S2包括：根據(jù)不同的渦旋電磁波回波信號(hào)特性，對(duì)所述渦旋電磁波回波信號(hào)進(jìn)行模擬正交解調(diào)后直接進(jìn)行模數(shù)變換，得到回波頻譜，并將所述回波頻譜搬移至預(yù)設(shè)的處理頻帶內(nèi)；

或者，采用中頻采樣后數(shù)字下變頻的方式以對(duì)所述渦旋電磁波回波信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，得到回波頻譜，并將所述回波頻譜搬移至預(yù)設(shè)的處理頻帶內(nèi)。

進(jìn)一步的，所述步驟S2還包括：