A Novel Forward-Looking Target Reconstruction Method With Electromagnetic Vortex Interferometry论文阅读

1. 论文的研究目标与实际问题意义

研究目标：
论文旨在提出一种基于电磁涡旋干涉测量（Electromagnetic Vortex Interferometry, EVI）的前视目标三维成像方法，通过轨道角动量（Orbital Angular Momentum, OAM）模式调制目标方位信息，解决传统干涉雷达（CEiR）中长基线依赖和图像配准复杂的问题。

实际问题与产业意义：
传统前视雷达三维成像需要长基线配置或虚拟阵列处理，导致系统复杂度高、成本大，且图像配准耗时。本文提出的方法通过涡旋电磁波的螺旋相位波前特性，直接将目标方位信息编码到回波相位中，无需长基线和图像配准，显著提升成像效率和精度。这对自动驾驶（高精度环境感知）、军事侦察（快速目标识别）和无人机导航（实时地形建模）等领域具有重要应用价值。

---

2. 论文的新思路、方法与模型

2.1 核心创新：OAM模式干涉测量

传统CEiR依赖基线长度提供相位差，而本文提出的涡旋电磁波干涉雷达（VEiR）利用OAM模式的螺旋相位特性，通过不同OAM模式的干涉直接提取目标方位信息。关键创新点包括：

1. OAM相位调制：涡旋电磁波的相位与目标方位角φ线性相关（$\exp (jl\phi )$），其中$l$为OAM模式数。
2. 零基线干涉：不同OAM模式的等效相位中心相同，避免了传统基线配置的误差。
3. 多模式干涉策略：通过两/三OAM模式组合，优化相位差$\Delta l$，提升重建精度和无模糊范围。

2.2 关键公式与模型

2.2.1 涡旋电磁波辐射场模型

均匀圆阵（UCA）生成OAM波的辐射场表达式：
$$E_{\text{OAM}}(r,\theta ,\phi )\approx \frac{IN{j}^l}{4\pi r}F(\theta ,\varphi )J_l(ka\sin \theta )e^{-jkr}{e}^{jl\phi }$$
解释：

• $J_l(ka\sin \theta )$