基于轨道角动量的涡旋SAR成像方法及成像系统技术方案

本发明专利技术涉及雷达成像领域，特别涉及一种基于涡旋电磁波的SAR二维成像方法及成像系统。所述成像方法根据涡旋电磁波特性、结合传统SAR成像几何关系与工作模式，建立该新体制雷达成像模型，选定涡旋电磁波收发方式、设置场景、雷达、目标参数，推导得到发射信号经阵列天线辐射后与目标相互作用后的回波方程；在距离向，通过设计产生具有大时间带宽积信号实现目标距离向高分辨信息的获取。针对涡旋电磁波引入回波中的目标信息附载项，重点设计涡旋电磁波携带的OAM模式数随慢时间变化的准则函数；最后，实现基于轨道角动量的涡旋SAR二维成像，利用涡旋电磁波与SAR成像技术相结合的新体制成像雷达，实现了高方位分辨的二维成像。

Imaging method and system of vortex SAR Based on orbital angular momentum

The invention relates to the field of radar imaging, in particular to a two-dimensional SAR imaging method and an imaging system based on vortex electromagnetic wave. According to the characteristics of vortex electromagnetic wave, combined with the geometric relationship and working mode of traditional SAR imaging, the imaging method establishes the imaging model of the new system radar, selects the receiving and transmitting mode of vortex electromagnetic wave, sets the scene, radar and target parameters, and deduces the echo equation of the interaction between the transmitted signal and the target after radiated by the array antenna; in the range direction, it has a large time through the design The inter bandwidth product signal can obtain the high resolution information from the target distance. Aiming at the target information attachment item in the echo of vortex electromagnetic wave, the criterion function of OAM mode number of vortex electromagnetic wave changing with slow time is designed. Finally, the two-dimensional imaging of vortex SAR Based on orbit angular momentum is realized, and the new imaging radar combined with vortex electromagnetic wave and SAR imaging technology is used to realize the high-resolution two-dimensional imaging.

【技术实现步骤摘要】
基于轨道角动量的涡旋SAR成像方法及成像系统
本专利技术涉及雷达成像领域，特别涉及一种基于涡旋电磁波的SAR二维成像方法及成像系统。
技术介绍
合成孔径雷达(SyntheticApertureRadar,SAR)，具有在全天时、全天候、恶劣气象条件下实现探测区域目标高分辨成像的能力，利用传统平面波进行二维成像主要基于距离-多普勒原理，即在雷达速度方向(方位向)，通过运动形成较大虚拟等效天线孔径，利用信号处理方法得到目标方位向高分辨成像结果。在距离向，根据目标相对雷达距离位置与发射信号频率之间对偶关系，设计大时间带宽积信号，如线性调频(Linearfrequencymodulation，LFM)信号，实现目标距离高分辨信息获取。相比于距离向高分辨的实现，传统SAR实现目标方位向高分辨需要形成更大合成孔径长度，累积更长观测时间，即在短观测时间(合成孔径长度)与高方位向分辨力之间存在不可调谐的矛盾。近年来，携带有轨道角动量、无限正交本征值、具有扭曲螺旋相位波前的涡旋电磁波，其独特物理特性为信息调制提供了一个新自由度，在通信、雷达等领域得到广泛关注与研究。相比于传统平面波照射目标，涡旋电磁波本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于轨道角动量的涡旋SAR成像方法，其特征在于包括以下步骤：第一步，建立成像几何场景，并基于成像几何场景得到目标散射回波方程；第二步，依据目标散射回波方程，设计发射信号，并使发射信号遍历照射目标；第三步，接收目标回波信号，根据各维度方向信息特征，完成目标二维成像。

【技术特征摘要】
1.一种基于轨道角动量的涡旋SAR成像方法，其特征在于包括以下步骤：第一步，建立成像几何场景，并基于成像几何场景得到目标散射回波方程；第二步，依据目标散射回波方程，设计发射信号，并使发射信号遍历照射目标；第三步，接收目标回波信号，根据各维度方向信息特征，完成目标二维成像。2.如权利要求1所述的一种基于轨道角动量的涡旋SAR成像方法，其特征在于，所述第一步的具体过程为：设置均匀同心圆形阵列天线，倾斜放置阵列天线使雷达工作在正侧视模式，形成条带状观测区域并对观测场景中目标进行成像，分析目标后向散射系数、距离-方位位置、以及OAM模式数对发射信号幅度、相位调制作用，进而推导得到目标散射回波方程，其中，E(τ,η；l)表示回波信号，s(·)为阵元发射信号，Jl[·]代表l阶第一类贝塞尔函数，σ为目标后向散射系数，R(η-ηt)为雷达与目标之间瞬时斜距，θ(η-ηt)为目标俯仰角、为目标方位角，τ为快时间，λ为发射信号中心波长，k为对应波束数，表示不同OAM模态对应的阵列半径，wa[·]为方位向包络，j表示虚数单位，π为圆周率，η表示慢时间变量，ηt表示目标方位位置坐标xt对应的慢时间时刻，exp(·)表示以自然常数...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘康，王建秋，程永强，王宏强，蒋彦雯，刘红彦，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43