[发明专利]一种涡旋电磁波干涉的目标三维成像方法及装置

说明书

本发明提供了一种涡旋电磁波干涉的目标三维成像方法，包括步骤1：雷达依次发射两个模态的涡旋电磁波，接收目标散射后的回波，对所述目标散射后的回波作二维逆傅里叶变换，得到目标的两幅距离‑方位二维图像；步骤2：对所获取的两幅距离‑方位二维图像进行干涉处理，由干涉相位求得目标方位角；步骤3：根据目标方位角求得目标俯仰向坐标；步骤4：根据目标的二维图像以及俯仰向坐标，得到目标三维成像。通过对两个模态下涡旋电磁波成像在拓扑荷域作干涉而实现目标三维成像的方法，具有成像过程简单、成像效率高的优势，且能有效降低系统复杂性和成像处理数据量，在实际应用中易于实现。

技术领域

本发明属于雷达成像技术领域，尤其涉及一种涡旋电磁波干涉的目标三维成像方法及装置。

背景技术

雷达作为一种全天候、全天时、远距离的探测方式，已广泛应用于空间监视、精确制导等领域，雷达目标高分辨成像方法的研究是雷达应用中的一项关键技术。

现有的基于涡旋电磁波的雷达目标三维成像方法，通过采集所有模态涡旋电磁波照射时的目标散射回波，经过方位、俯仰向信息解耦处理后，重构目标三维图像。俯仰向成像分辨率与涡旋电磁波的最大模态数成反比，雷达成像需要遍历所有模态的涡旋电磁波，系统复杂度较高，成像处理数据量大、难度大。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提出了一种不需遍历所有模态的涡旋电磁波，成像处理数据量小，系统复杂度低的涡旋电磁波干涉的目标三维成像方法及装置。

为解决该问题，本发明所采用的技术方案是：

一种涡旋电磁波干涉的目标三维成像方法，包括以下步骤：

步骤1：雷达依次发射两个模态的涡旋电磁波，接收目标散射后的回波，对所述目标散射后的回波作二维逆傅里叶变换，得到目标的两幅距离-方位二维图像；

步骤2：对所获取的两幅距离-方位二维图像进行干涉处理，由干涉相位求得目标方位角；

步骤3：根据目标方位角求得目标俯仰向坐标；

步骤4：根据目标的二维图像以及俯仰向坐标，得到目标三维成像。

进一步地，步骤1中获取目标的两幅距离-方位二维图像的方法为：

步骤1.1：建立雷达观测模型；

OXYZ为固定坐标系，Oxyz为固定目标坐标系，O为目标等效相位中心，雷达位于Z轴上，OX、OY、OZ分别为方位向、俯仰向和距离向，目标绕Y轴旋转，转角为θ∈[-Δθ/2,Δθ/2]，Δθ表示方位向转角大小，在固定目标坐标系Oxyz中，目标上散射点P的坐标可表示为(x,y,z)；

步骤1.2：远场条件下，雷达发射线性调频信号，并加载轨道角动量调制形成涡旋电磁波，依次向空间发射模态为l₁和l₂的两个涡旋电磁波，接收目标散射后的回波；

步骤1.3：对所述雷达接收的目标回波作二维逆傅里叶变换，得到目标距离-方位二维成像结果。

进一步地，步骤2中由干涉相位求得目标方位角的方法是：

步骤2.1：对两种模态下的目标距离-方位二维图像进行干涉处理，得到干涉相位为：

其中，