[发明专利]一种基于涡旋电磁波的雷达目标二维成像方法

权利要求书

1.一种基于涡旋电磁波的雷达目标二维成像方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)由均匀环形天线阵列生成的涡旋电磁波投射到由M个散射点组成的雷达目标上，各散射点以m＝1,...,M表示，为第m个散射点在雷达观测极坐标系中的位置参数，则位于该均匀环形天线阵列中心位置处的接收天线接收到的归一化回波信号S_r(l,t)可表示为：

σ_m为第m个散射点的散射强度，J_l(kdsinθ_m)为l阶第一类贝塞尔函数，k为波数，d为均匀环形天线阵列的半径，l为生成的涡旋电磁波的OAM模式，s(t)为待发射的原始信号，n(l,t)与l有关的噪声项，将回波信号S_r(l,t)在OAM模式域进行N点采样，OAM模式采样值分别表示为l_n，n＝1,...,N，经N点采样后得到回波信号矢量：

其中，

S＝[s₁(t) … s_M(t)]^T，其中

n＝[n(l₁,t) … n(l_N,t)]^T

(2)采用空间平滑技术解决不同散射点回波信号之间的相关性问题，所述空间平滑技术，即将OAM模式域采样得到的N个采样值划分为b个长度相等的混合子块，每个子块包含p个采样值，p≥M，使得N＝p+b-1，对每个子块的p个采样值分别作自相关，在高斯噪声假设下，得到自相关函数：

式中R_S＝SS^H，ρ_n为噪声功率，I_p为p阶单位矩阵，对得到的b个自相关函数取平均，从而得到回波信号的自相关函数

(3)对R作矩阵的特征分解，得到噪声子空间V；

(4)计算空间谱函数

式中导向矢量对空间谱函数在域进行二维空间谱峰搜索，从而得到M个雷达目标散射点在域的二维成像。

2.权利要求1所述的一种基于涡旋电磁波的雷达目标二维成像方法，其特征在于，所述的OAM模式域采样方法具体为：均匀环形天线阵列在发射携带OAM的涡旋电磁波时，每隔固定时隙Δt，依次发射OAM模式值为l_n，n＝1,...,N的涡旋电磁波，由此得到的N个回波信号可表示为S_r(l_n,t-(n-1)Δt)，n＝1,...,N，由于电磁波传播速度远大于目标的运动速度，因此在电磁波传播时间间隔内可认为目标位置参数没有发生改变，同时由于Δt已知，因此可以对收到的N个回波信号S_r(l_n,t-(n-1)Δt)进行时间校正，使得校正后的OAM模式采样等同于对目标回波信号S_r(l,t)在同一时刻的采样S_r(l_n,t)，n＝1,...,N。