涡旋波雷达超分辨成像技术

本书系统阐述了涡旋波雷达在探测与成像领域应用中的新研究成果。全书共8章，主要内容包括：涡旋波雷达成像分辨率表征与分析，正负双模态、分数阶涡旋电磁波二维成像方法，基于多模态叠加的涡旋电磁波三维成像方法，基于OAM模态干涉的涡旋波雷达三维重构方法，以及基于OAM域谱估计的涡旋波雷达三维成像方法等。本书重点瞄准涡旋波雷达成像技术在机载平台、车载平台无人系统目标及环境感知等领域的应用，归纳了涡旋波雷达成像分辨原理、成像超分辨性能表征、涡旋电磁波目标二维成像和三维成像等重要问题的认识，兼具理论前沿性和应用先进性。本书可以作为高等院校信息与通信工程、电子科学与技术等专业研究生学习新体制雷达成像理论的参考书，对从事雷达目标成像和涡旋电磁波技术研究的科技工作者和工程技术人员也具有较大的参考价值。

刘康，博士，国防科技大学教授、博导，国家优秀青年科学基金项目获得者，新时代青年先锋、全国青年岗位能手，全国高校黄大年式教师团队成员。长期从事雷达超分辨成像、涡旋波雷达技术研究工作，主持国家自然科学基金、国家重点研发计划课题等项目10余项，第一通讯作者发表SCI收录论文40余篇，授权发明专利15项，出版学术专著2部。获省部级科技奖励一等奖2项、教学成果一等奖1项。

目 录
第1章 绪论 1
1.1 引言 1
1.2 涡旋电磁波技术介绍 2
1.2.1 涡旋电磁波技术发展概述 2
1.2.2 涡旋电磁波目标散射特性 12
1.3 涡旋波雷达目标成像技术发展现状 13
1.3.1 涡旋波雷达二维成像研究现状 13
1.3.2 涡旋波雷达三维成像研究现状 21
1.4 本书结构及内容安排 24
参考文献 25
第2章 涡旋波雷达成像分辨率表征与分析 35
2.1 引言 35
2.2 涡旋波雷达成像模型 36
2.3 涡旋波雷达方位维成像超分辨性能表征 38
2.3.1 忽略贝塞尔幅度项的方位维成像基本分辨能力 38
2.3.2 考虑贝塞尔幅度项的方位维成像基本分辨能力 41
2.4 涡旋波雷达俯仰维成像分辨性能表征 49
2.4.1 俯仰维成像基本分辨能力 49
2.4.2 俯仰分辨性能影响因素 51
2.5 本章小结 57
参考文献 57
第3章 正负双模态涡旋电磁波二维成像方法 59
3.1 引言 59
3.2 正负双模态涡旋电磁波产生 59
3.2.1 模态复用涡旋电磁波产生 60
3.2.2 正负双模态复用涡旋电磁波产生 62
3.3 正负双模态涡旋电磁波成像 67
3.3.1 多发?多收成像方法 67
3.3.2 多发?单收成像方法 77
3.4 实验验证与结果分析 85
3.4.1 正负双模态成像实验系统 86
3.4.2 正负双模态成像实验处理结果 87
3.5 本章小结 90
参考文献 90
第4章 分数阶涡旋电磁波二维成像方法 91
4.1 引言 91
4.2 分数阶涡旋电磁波产生及特性分析 91
4.2.1 分数阶涡旋电磁波产生方法 91
4.2.2 辐射场特性与质量分析 94
4.3 分数阶涡旋电磁波成像模型 97
4.4 分数阶涡旋电磁波成像性能 100
4.4.1 方位维成像仿真与分析 100
4.4.2 扩展目标成像仿真与分析 103
4.5 本章小结 107
参考文献 108
第5章 基于多模态叠加的涡旋电磁波三维成像方法 109
5.1 引言 109
5.2 多模态叠加涡旋电磁波设计与特性分析 110
5.2.1 多模态叠加涡旋电磁波产生设计 110
5.2.2 多模态叠加涡旋电磁波辐射场特性分析 113
5.2.3 多模态叠加涡旋电磁波加权因子特性分析 120
5.3 基于OAM模态叠加的涡旋波雷达三维成像方法 122
5.3.1 遍历整数阶涡旋电磁波三维成像场景 123
5.3.2 多模态叠加涡旋电磁波三维成像场景 126
5.3.3 频率?OAM相位激励因子联合调制成像算法 129
5.4 实验验证与结果分析 132
5.4.1 点阵目标仿真数据验证 132
5.4.2 复杂目标电磁计算数据验证 143
5.5 本章小结 145
参考文献 145
第6章 基于OAM模态干涉的涡旋波雷达三维重构方法 146
6.1 引言 146
6.2 基于OAM模态干涉的涡旋电磁波三维重构模型 147
6.2.1 基于OAM模态干涉的目标方位角重构原理 147
6.2.2 OAM单模态下的目标距离?俯仰角成像 149
6.2.3 基于OAM模态干涉的目标三维重构场景 156
6.3 基于少量OAM模态干涉的目标三维重构方法 160
6.3.1 OAM双模态干涉三维成像算法 160
6.3.2 重构性能表征与模态干涉策略 162
6.3.3 OAM三模态干涉三维成像算法 165
6.4 实验验证与结果分析 168
6.4.1 OAM单模态下的目标距离?俯仰角成像实验 168
6.4.2 基于OAM模态干涉的目标三维重构实验 177
6.5 本章小结 190
参考文献 191
第7章 基于OAM域谱估计的涡旋波雷达三维成像方法 192
7.1 引言 192
7.2 多发?多收模式涡旋波雷达三维成像方法 193
7.2.1 多发?多收模式涡旋波雷达三维成像场景 193
7.2.2 基于MBP-OAM域谱估计的三维成像算法 195
7.2.3 三维分辨性能影响因素 197
7.3 多发?单收模式涡旋波雷达三维成像方法 198
7.3.1 多发?单收模式涡旋波雷达三维成像场景 198
7.3.2 基于PFI-IAA谱估计的三维成像算法 201
7.4 实验验证与结果分析 213
7.4.1 仿真数据验证 213
7.4.2 电磁计算数据验证 222
7.4.3 实测数据验证 223
7.5 本章小结 225
参考文献 226
第8章 若干开放性问题 227
8.1 本书工作总结 227
8.2 未来研究展望 228