[发明专利]一种发射涡旋电磁波的频率分集圆阵雷达成像方法

权利要求书

1.一种发射涡旋电磁波的频率分集圆阵雷达成像方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)构造频率分集圆阵

将中心频率f_c、测量中心频率对应的波长λ，采用公式λ＝c/f_c计算，其中c为光速；构造的频率分集阵列的每个阵元的发射频率依次线性增加，频率间隔为Δf；天线阵列为圆阵，圆阵半径为L_r，阵元个数为N，阵元间隔角度为Δθ，发射阵元的坐标为c/(f_c+(i-1)*Δf)，i＝1,2,3…,N；

2)N个阵元均匀圆阵天线，阵元发射的信号表示为：

公式(1)中，rect(·)表示矩形信号，A表示信号幅度，t为距离向时间变量，T_r为信号持续时间，下标r表示距离向，f_c表示天线的中心频率；

3)N个阵元的发射天线将N个信号s(t)发射出去，当信号遇到目标后，将信号发射回来；

4)N个阵元的接收天线接收遇到目标反射回来的回波信号，设第n个接收天线接收的回波信号为r_n(t)：

其中表示目标距离阵元的双程距，目标的位置距离信息表示为：

阵元的坐标位置距离信息为：

公式(3)、(4)中，(r_k,φ_k,θ_k)表示第k个目标的球坐标，m表示第m个发射阵元，表示目标的位置，表示阵元的坐标；

5)将每个阵元的回波信号进行累加求和r(t)

公式(5)中，K表示目标个数，m表示第m个发射阵元，接收阵元接收的回波信号经过滤波器进行滤波后进入成像算法单元；

6)在成像算法单元中，将成像中的成像区域按距离和角度来划分网格，将场景的长度设置为R_x，R_x范围为(R_xmin，R_xmax)，间距为角度数量设置为N_phi，角度间距为d_phi，每一个网格对应一个像素点，计算每个网格到每一个阵元的距离，根据网格计算，则第j个网格到第n个阵元的距离为：

其中R_x(i)表示在R_x在范围为(R_xmin，R_xmax)中以间距进行划分的第i个长度值，N_phi(k)表示在2π范围内以d_phi间距进行划分时的第k个角度值；

7)根据每个网格到每个阵元的距离，计算出每个网格到每个阵元的双程时延为τ_nj：

8)利用步骤7)所得的双程时延对回波信号进行相位补偿，得到每个网格点对应的第n个阵元的复像素值P_n(j)为：

9)在每个成像网格中，对所有已经相位补偿的信号进行累加求和得到最终成像结果为：