【技术实现步骤摘要】
本申请涉及光电子，尤其涉及一种基于频控的涡旋雷达成像方法和装置。
技术介绍
1、相控圆形天线阵列是当下最常见的涡旋波生成装置。其对每一个天线阵元所搭载的信号的初始相位进行调节，形成相位梯度，以此来生成所需的特定模式数的涡旋波束。但是，目前现有的主流成像方法都是基于相控圆形天线阵列而实现的，其需要对目标物以不同模式数进行多次照射，且方位角向的成像分辨率与模式的数量正相关，探测中所使用的模式数量越大，分辨率越高。但此方法是使用n个移相器对信号相位进行手动调节以实现模式切换的，这导致了一个明显缺陷：相控天线阵列难以精确调节，不能满足高精度成像的技术要求。涡旋波束的雷达成像的难点在于如何正确生成具有较高模式数的涡旋波，以及如何实现不同模式数涡旋波之间的快速切换，而相控天线阵列很难做到这两点。
技术实现思路
1、有鉴于此，本申请的目的在于提出一种基于频控的涡旋雷达成像方法和装置。
2、基于上述目的，本申请提供了一种基于频控的涡旋雷达成像方法，包括：
3、将天线按照预设排列方法排列；
4、将每一路发射信号附加频偏后搭载至所述天线上，以生成涡旋波束；
5、向目标反射物发射所述涡旋波束，并利用接收天线接收经所述目标反射物反射回的回波信号；
6、对所述回波信号进行处理，得到所述目标反射物的成像。
7、在一种可能的实现方式中，所述将每一路发射信号附加频偏后搭载至所述天线上，以生成涡旋波束，包括：
8、将每一路发射信号附
9、基于所述第一信号频率，在不同传输距离和/或不同传输时间生成不同模式数的涡旋电磁波，以生成涡旋波束。
10、在一种可能的实现方式中，通过下述公式计算所述模式数：
11、
12、其中，l(t,r)表示模式数，n表示天线个数，δf表示频偏，t表示传输时间，r表示传输距离，c表示光速。
13、在一种可能的实现方式中，通过下述公式计算所述第一信号频率：
14、fn＝f0+nδf,n＝0,1,2,...,n-1；
15、其中，fn表示第n个天线的第一信号频率，f0表示初始频率，n表示天线个数，δf表示频偏。
16、在一种可能的实现方式中，通过下式计算所述回波信号：
17、
18、其中，e表示回波信号，m表示目标反射物的数量，σm表示第m个反射物的雷达散射截面积，a0表示振幅，n表示天线阵列中的天线阵元个数，l(t,rm)表示m个目标反射物的模式数，rm表示到天线阵列第m个目标反射物的传输距离，i表示虚数单位，φ0表示信号的初始相位，f0表示初始频率，t表示时间，k0表示波数，表示l阶的第一类贝塞尔函数，θm表示第m个目标的俯仰角，表示第m个目标的方位角。
19、在一种可能的实现方式中，所述将天线按照预设排列方法排列，包括：
20、将天线均匀等距排列为第一形状。
21、在一种可能的实现方式中，所述第一形状包括：圆形、矩形、多边形或同心圆。
22、在一种可能的实现方式中，所述频偏小于所述天线的中心频率。
23、在一种可能的实现方式中，所述对所述回波信号进行处理，得到所述目标反射物的成像，包括：
24、对所述回波信号进行处理，依赖模式域与方位域之间的对偶关系，得到所述目标反射物的成像。
25、基于同一专利技术构思，本申请实施例还提供了一种基于频控的涡旋雷达成像装置，包括：
26、排列模块，被配置为将天线按照预设排列方法排列；
27、频偏模块，被配置为将每一路发射信号附加频偏后搭载至所述天线上，以生成涡旋波束；
28、接收模块，被配置为向目标反射物发射所述涡旋波束，并利用接收天线接收经所述目标反射物反射回的回波信号；
29、成像模块，被配置为对所述回波信号进行处理，得到所述目标反射物的成像。
30、从上面所述可以看出，本申请提供的基于频控的涡旋雷达成像方法和装置，通过将天线按照预设排列方法排列；将每一路发射信号附加频偏后搭载至所述天线上，以生成涡旋波束；向目标反射物发射所述涡旋波束，并利用接收天线接收经所述目标反射物反射回的回波信号；对所述回波信号进行处理，得到所述目标反射物的成像。本申请通过对多路信号的频率调控来代替相位调控，由于各路信号频率不同，因此天线阵列发射的总波束会随着传播时间和距离的变化而在不同的位置与时刻形成模式不同的涡旋波，也就是说用频控圆形阵列生成的涡旋波会随传播时间和传播距离而自动切换其模式。可以免去繁琐的人工操作，降低系统复杂度，并实现微秒级的涡旋模式自动切换。这样，就可以实现高效、快速的雷达成像。
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1.一种基于频控的涡旋雷达成像方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将每一路发射信号附加频偏后搭载至所述天线上，以生成涡旋波束，包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，通过下述公式计算所述模式数：
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，通过下述公式计算所述第一信号频率：
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过下式计算所述回波信号：
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将天线按照预设排列方法排列，包括：
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述第一形状包括：圆形、矩形、多边形或同心圆。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述频偏小于所述天线的中心频率。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述回波信号进行处理，得到所述目标反射物的成像，包括：
10.一种基于频控的涡旋雷达成像装置，其特征在于，包括：
【技术特征摘要】
1.一种基于频控的涡旋雷达成像方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将每一路发射信号附加频偏后搭载至所述天线上，以生成涡旋波束，包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，通过下述公式计算所述模式数：
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，通过下述公式计算所述第一信号频率：
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过下式计算所述回波信号：
6....
【专利技术属性】
技术研发人员：高欣璐，郑桢楠，蔡嘉桢，黄善国，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：
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