[发明专利]电磁涡旋前视目标三维成像方法

权利要求书

1.电磁涡旋前视目标三维成像方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1，确定电磁涡旋前视目标三维成像的场景模型，并建立电磁涡旋前视目标三维回波的表达方程；

步骤S2，对电磁涡旋前视目标三维回波中的快时间-前视航迹方向回波采用后向投影法消除瞬时斜距与雷达前视运动航迹位置之间的走动，得到目标距离-俯仰维聚焦成像结果；

步骤S3，基于电磁涡旋前视目标三维回波中的OAM域回波得到目标方位维成像结果；

步骤S4，依据目标距离-俯仰维聚焦成像结果和目标方位维成像结果完成电磁涡旋前视目标三维聚焦成像。

2.根据权利要求1所述的电磁涡旋前视目标三维成像方法，其特征在于，步骤S1中电磁涡旋前视目标三维成像的场景模型是：运动平台搭载雷达形成雷达平台，雷达平台倾斜朝向观测区域前向运动，利用圆形阵列天线产生携带不同轨道角动量模态的涡旋电磁波，照射前视观测区域中的目标并对其三维成像。

3.根据权利要求2所述的电磁涡旋前视目标三维成像方法，其特征在于，步骤S1中圆形阵列天线其阵面垂直于雷达平台运动方向，目标处于雷达前视区域，且在雷达前向运动过程中，目标相对于雷达天线的方位角始终保持不变，使得目标OAM域回波独立于快时间回波和前视航迹方向回波。

4.根据权利要求2或3所述的电磁涡旋前视目标三维成像方法，其特征在于，步骤S1中结合场景模型中的雷达平台前视运动几何关系以及涡旋电磁波特性，建立电磁涡旋前视目标三维回波方程：设雷达平台前向运动形成长度为的运动航迹，在雷达平台前向运动过程中的每一航迹采样位置，雷达发射不同轨道角动量模态涡旋电磁波照射目标并接收录取对应回波，最终得到关于快时间变量t、轨道角动量l以及前视航迹运动位置Z_i的电磁涡旋前视目标三维回波，方程如下：

其中，表示正交解调后的电磁涡旋前视目标三维回波信号，为第h个目标散射点后向散射系数，h=1,2,…H，H为散射点总数；为关于OAM变量l、目标瞬时俯仰角的包络窗，代表l阶第一类贝塞尔函数，为圆形阵列天线半径，为目标俯仰角，为目标方位角，R_i代表目标瞬时斜距，i为雷达前视航迹长度L内不同采样位置的索引，i=1,2,…I，I为总采样位置数；目标瞬时斜距关于雷达前视运动航迹位置以及目标俯仰角信息的表达式为，为快时间域包络窗，j表示虚数单位，为圆周率，exp(.)表示以自然常数e为底的指数函数；K_r为调频率，f_c为雷达工作频率，雷达发射的电磁波的对应波长为，c为光速。

5.根据权利要求4所述的电磁涡旋前视目标三维成像方法，其特征在于，步骤S2中先对电磁涡旋前视目标三维回波中的快时间-前视航迹方向回波进行距离脉冲压缩，并对得到的距离脉冲压缩结果进行插值或升采样；然后采用后向投影法消除目标瞬时斜距与雷达前视运动航迹位置之间的走动，进行目标瞬时斜距-航迹位置校正，得到距离-俯仰二维成像结果。