[发明专利]基于涡旋电磁波的干涉SAR高程测量系统及测量方法

说明书

本发明公开了一种基于涡旋电磁波的干涉SAR高程测量系统及测量方法，该系统包括：涡旋电磁波天线，具有不同模态；发射通道，控制涡旋电磁波天线发射涡旋电磁波的频率；接收通道，接收涡旋电磁波天线不同模态下发射出的涡旋电磁波对应的回波数据；采集单元，处理接收通道接收到的回波数据并输出测量结果。本方案基于涡旋电磁波SAR成像原理，通过对多模态涡旋电磁波回波进行干涉相位处理反演目标高程信息，从根本上避免了传统InSAR对于基线的依赖，大大降低了系统复杂度以及对飞行平台的要求，有利于干涉SAR高程测量技术的推广应用；同时，本发明从根本上避免了基线去相干等问题，信号相干性更好。

技术领域

本发明属于雷达技术领域，尤其涉及一种基于涡旋电磁波的干涉SAR高程测量系统及测量方法。

背景技术

合成孔径雷达(SAR)因具有全天时、全天候、远距离成像的能力，在侦察、测绘、农林等军用和民用领域得到了广泛应用。目前，生产活动和军事活动对目标三维信息的需求越来越高，准确获得包括高程信息在内的目标三维信息在军事侦察、地形测绘、石油勘探、开山筑路、架设桥梁等方面具有重要价值，然而传统SAR仅能获取距离、方位二维图像，无法获取高程信息，且受到叠掩和透视收缩等影响，传统SAR成像系统已无法完全满足实际应用的要求。干涉合成孔径雷达(InSAR)利用多个接收天线或单个天线多次观测得到的回波数据进行干涉处理，可以估计地面高程信息，具有大面积生成地表高度模型的能力，近年来获得了广泛的应用。

近年来，携带轨道角动量(Orbital Angular Momentum，OAM)的涡旋电磁波受到了国内外学者的广泛关注，涡旋电磁波在无线通信，射电天文学、雷达成像等方面潜力巨大。基于涡旋电磁波的凝视成像可实现目标二维成像，但在凝视成像中雷达与目标相对静止，并没有利用合成孔径技术。而在现有技术中，最主要的技术缺陷还包括：a.InSAR系统实现高程估计需要具备一定长度的干涉基线，基线越长，高程精度越高，但是长基线增加了系统的复杂度同时对飞行平台提出了较高要求，系统研制和使用成本较高，限制了InSAR系统的推广应用；b.InSAR高程估计精度依赖于高质量的干涉相位，而长基线会导致严重的基线去相干问题，影响信号相干性，这是一对难以调和的矛盾，大大限制了InSAR系统高程测量能力的提高。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于涡旋电磁波的干涉SAR高程测量系统及测量方法，以至少部分解决上述问题。

本发明提供了一种基于涡旋电磁波的干涉SAR高程测量系统，包括：

涡旋电磁波天线，具有不同模态；

发射通道，控制涡旋电磁波天线发射涡旋电磁波的频率；

接收通道，接收涡旋电磁波天线不同模态下发射出的涡旋电磁波对应的回波数据；

采集单元，处理接收通道接收到的回波数据并输出测量结果。

进一步的，该系统还包括一开关组件，控制系统的运行状态。

进一步的，涡旋电磁波天线为均匀圆阵天线、抛物面天线或超表面材料天线。

进一步的，发射通道包括频率器和发射机，控制涡旋电磁波天线发射涡旋电磁波的频率。

进一步的，接收通道可为1个，用来分时接收涡旋电磁波天线不同模态下发射出的涡旋电磁波对应的回波数据。

进一步的，接收通道也可为至少两个，用来同时接收涡旋电磁波天线所有模态下发射出的涡旋电磁波对应的回波数据。

本发明还提供了一种基于涡旋电磁波的干涉SAR高程测量方法，包括：

涡旋电磁波天线向待测目标发射不同模态的涡旋电磁波；

涡旋电磁波经待测目标反射后获得对应模态涡旋电磁波的回波数据；

利用涡旋电磁波SAR成像；