[发明专利]无源电磁涡旋SAR方位向超分辨率成像方法及装置

说明书

本发明实施例中提供了一种无源电磁涡旋SAR方位向超分辨率成像方法及装置，其中的方法包括：建立无源电磁涡旋几何模型，作为发射天线的单天线发射平面波进行目标探测，并由均匀圆阵天线作为接收天线接收并叠加涡旋回波，获得涡旋回波信号方程；基于所述涡旋回波信号方程进行成像处理。本发明利用无源雷达的实现方式将涡旋电磁信号发生技术与SAR系统结合，有效地解决了将传统复杂涡旋天线搭载在SAR系统中硬件结构复杂、难以实现的问题。

技术领域

本发明涉及微波雷达探测技术领域，尤其涉及电磁涡旋与SAR成像系统结合的相关技术中，无源电磁涡旋SAR方位向超分辨率成像方法及装置。

背景技术

合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar，SAR)具有全天时、全天候、高分辨率、广覆盖面的信息获取优势，成像不受光线、气候和云雾限制，搭载在卫星或飞机等平台与目标相对运动，发射调频信号，并接收目标散射回波，通过脉冲压缩技术、合成孔径原理获得距离向和方位向高分辨率二维遥感图像。然而，当今社会电磁环境日益复杂，各种高新技术不断涌现，以及反辐射导弹、隐身探测、超低空突防等电子对抗技术的发展给SAR成像技术带来了新的威胁和挑战，对成像质量提出了更高的要求。传统的SAR系统在距离向分辨率依靠于大的信号带宽，通过脉冲压缩来实现高分辨率，在方位向依赖雷达与目标的相对运动，通过合成大的虚拟孔径来获得高分辨率，但由于其模式单一、受天线孔径等指标的限制，其方位向分辨率瓶颈难以突破。

携带轨道角动量(orbital angulat momentum，OAM)的电磁涡旋因其具有螺旋状的相位波前，可为信息调制带来更加丰富的自由度并极大地增加了其信息获取的能力。轨道角动量作为电磁场最基本的物理量之一，理论上可以产生无穷多种相互正交的调制模式。雷达发射携带轨道角动量的涡旋电磁信号，在涡旋电磁波辐射场照射下，不同目标处的激励具有差异性，回波信号可以携带目标更多的信息。

因此，如果能将电磁涡旋应用在合成孔径雷达成像系统中，则有望突破传统SAR方位向成像分辨率瓶颈，为SAR高分辨率成像提供一种新的研究方案。但是一般用来做雷达成像的涡旋电磁波发生装置结构都比较复杂。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种无源电磁涡旋SAR方位向超分辨率成像方法及装置，以解决将传统复杂涡旋天线搭载在SAR系统中硬件结构复杂、难以实现的问题，实现方位向超分辨率成像。

第一方面，本发明一种无源电磁涡旋SAR方位向超分辨率成像方法包括：建立无源电磁涡旋几何模型，作为发射天线的单天线发射平面波进行目标探测，并由均匀圆阵天线作为接收天线接收并叠加涡旋回波，获得涡旋回波信号方程；基于所述涡旋回波信号方程进行成像处理。

第二方面，本发明无源电磁涡旋SAR方位向超分辨率成像装置，包括：涡旋回波信号方程获取模块，用于建立无源电磁涡旋几何模型，作为发射天线的单天线发射平面波进行目标探测，并由均匀圆阵天线作为接收天线接收并叠加涡旋回波，获得涡旋回波信号方程；成像处理模块，用于基于所述涡旋回波信号方程进行成像处理。

本发明采用无源“单发多收”模式电磁涡旋SAR信号发生装置，即单天线发射普通平面电磁波探测目标，而均匀圆阵天线接收并合成涡旋回波。建立无源电磁涡旋SAR成像模型，通过分析涡旋回波的特点，回波进行成像处理，解决轨道角动量附加项对回波的影响，突破天线孔径限制，实现方位向超分辨率成像。本发明利用无源雷达的实现方式将涡旋电磁信号发生技术与SAR系统结合，有效地解决了将传统复杂涡旋天线搭载在SAR系统中硬件结构复杂、难以实现的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明无源电磁涡旋SAR方位向超分辨率成像方法实施例的步骤流程图；