[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

权利要求书

1.一种基于涡旋电磁波的干涉SAR高程测量系统，其特征在于，包括：

涡旋电磁波天线，具有不同模态；

发射通道，控制所述涡旋电磁波天线发射涡旋电磁波的频率；

接收通道，接收所述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，处理所述接收通道接收到的回波数据并输出测量结果。

2.根据权利要求1所述的基于涡旋电磁波的干涉SAR高程测量系统，其特征在于，所述系统还包括一开关组件，控制系统的运行状态。

3.根据权利要求1所述的基于涡旋电磁波的干涉SAR高程测量系统，其特征在于，所述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。

4.根据权利要求1所述的基于涡旋电磁波的干涉SAR高程测量系统，其特征在于，所述发射通道包括频率器和发射机，控制所述涡旋电磁波天线发射涡旋电磁波的频率。

5.根据权利要求1所述的基于涡旋电磁波的干涉SAR高程测量系统，其特征在于，所述接收通道为1个，用来分时接收所述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。

6.根据权利要求1所述的基于涡旋电磁波的干涉SAR高程测量系统，其特征在于，所述接收通道为至少两个，用来同时接收所述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。

7.一种基于涡旋电磁波的干涉SAR高程测量方法，其特征在于，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；

计算目标高程信息。

8.根据权利要求7所述的基于涡旋电磁波的干涉SAR高程测量方法，其特征在于，所述涡旋电磁波天线同时或分时向待测目标发射不同模态的涡旋电磁波。

9.根据权利要求7所述的基于涡旋电磁波的干涉SAR高程测量方法，其特征在于，所述SAR成像使用RD成像算法或ωK算法。

10.根据权利要求7所述的基于涡旋电磁波的干涉SAR高程测量方法，其特征在于，所述计算目标高程信息包括：

接收到对应模态涡旋电磁波的回波数据如下：

其中t_m为方位慢时间，t为快时间，1为涡旋电磁波模态，ω_a为方位向包络，ω_r为距离向包络，r(t_m)为目标斜距，c为真空中光速，K_r为线性调频信号调频率，J_l为一阶贝塞尔函数，对其中相位项和斜距项r(t_m)做近似处理后可得：

s(t_m，t，l)≈Aω_a(t_m-x₀/v)ω_r(t-2r(t_m)/c)exp{iπK_r[t-2r(t_m)/c]²}

exp{-iπK_a(t_m-x₀/v)²}exp{i2lφ+i2lvt_m/y₀} (2)

其中，

A＝σN²J_l^２[k(t_m)asinθ(t_m)]expilπ}exp(-i4πR₀/λ) (3)

A为回波幅度大小，K_ａ为方位向调频率，R₀为参考斜距；

对回波做距离压缩和距离徙动校正：

s(t_m，t，l)≈Aω_a(t_m-x₀/v)p_r(t-2R₀/c)

exp{-iπK_a(t_m-x₀/v)²}exp{i2lφ+i2lvt_m/y₀} (4)

其中p_r为距离压缩后包络；

以待测目标中心为参考，即y₀＝R₀sinθ_c，其中θ_c为场景中心入射角，在方位时域补偿随地距空变的OAM相位项：

s(t_m，t，l)≈Aω_a(t_m-x₀/v)p_r(t-2R₀/c)

exp{-iπK_a(t_m-x₀/v)²}exp{i2lφ} (5)

方位压缩：

将回波相位做干涉处理，反演目标高程信息。