基于可觀測(cè)弧段測(cè)軌信息的空間目標(biāo)ISAR定標(biāo)方法技術(shù)

本申請(qǐng)涉及一種基于可觀測(cè)弧段測(cè)軌信息的空間目標(biāo)ISAR定標(biāo)方法。所述方法包括：通過(guò)根據(jù)空間目標(biāo)的可觀測(cè)弧段內(nèi)的所有測(cè)軌信息進(jìn)行計(jì)算得到軌道圓心角，以及雷達(dá)站與軌道夾角數(shù)值，并利用這兩個(gè)數(shù)值以及各幅ISAR圖像對(duì)應(yīng)的測(cè)軌信息進(jìn)行計(jì)算得到理論橫向定標(biāo)因子，再根據(jù)實(shí)際ISAR圖像方位向脈沖個(gè)數(shù)對(duì)所述理論橫向定標(biāo)因子進(jìn)行修正，得到修正后的實(shí)際橫向定標(biāo)因子，以完成空間目標(biāo)的ISAR橫向定標(biāo)。采用本方法的魯棒性更好，實(shí)時(shí)性更高。實(shí)時(shí)性更高。實(shí)時(shí)性更高。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
基于可觀測(cè)弧段測(cè)軌信息的空間目標(biāo)ISAR定標(biāo)方法


[0001]本申請(qǐng)涉及雷達(dá)成像
，特別是涉及一種基于可觀測(cè)弧段測(cè)軌信息的空間目標(biāo)ISAR定標(biāo)方法。

技術(shù)介紹

[0002]地基空間監(jiān)視雷達(dá)作為空間信息獲取的主要來(lái)源，其形成的逆合成孔徑雷達(dá)(ISAR:Inverse Synthetic Aperture Radar)圖像能有效揭示空間目標(biāo)散射點(diǎn)的相對(duì)位置及強(qiáng)度分布。逆合成孔徑雷達(dá)通過(guò)發(fā)射寬頻帶信號(hào)和利用多普勒頻率分辨實(shí)現(xiàn)二維的高分辨，可用于對(duì)空間目標(biāo)等運(yùn)動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行全天候、全天時(shí)、遠(yuǎn)距離二維成像，在判別空間目標(biāo)類型、分析目標(biāo)重要結(jié)構(gòu)、推斷目標(biāo)功能屬性方面發(fā)揮了重要作用。ISAR像的縱向分辨率由雷達(dá)信號(hào)的帶寬決定，是已知量；橫向分辨率則由發(fā)射信號(hào)波長(zhǎng)以及在成像時(shí)間內(nèi)目標(biāo)相對(duì)雷達(dá)視線(LOS:Line of Sight)轉(zhuǎn)過(guò)的轉(zhuǎn)角與目標(biāo)姿態(tài)矢量形成的有效轉(zhuǎn)角共同決定。而實(shí)際上由于ISAR目標(biāo)的非合作性，總轉(zhuǎn)角未知，因此橫向分辨率未知，導(dǎo)致ISAR像不能反映目標(biāo)真實(shí)尺寸，不利于目標(biāo)識(shí)別。因此，如何快速有效地實(shí)現(xiàn)空間目標(biāo)的ISAR圖像橫向定標(biāo)是ISAR領(lǐng)域中亟待解決的問(wèn)題。
[0003]當(dāng)前，ISAR圖像橫向定標(biāo)技術(shù)大多數(shù)都是通過(guò)對(duì)等效旋轉(zhuǎn)角速度搜索的方式，基于圖像最小熵準(zhǔn)則進(jìn)行等效旋轉(zhuǎn)角速度尋優(yōu)，從而估計(jì)出目標(biāo)的等效角速度，實(shí)現(xiàn)最終的ISAR圖像方位向定標(biāo)，但是該類方法尋優(yōu)過(guò)程繁瑣，迭代次數(shù)過(guò)多，實(shí)時(shí)性求解效率差，參見文獻(xiàn)：張成祥.空間非合作自旋目標(biāo)ISAR成像及方位定標(biāo).。針對(duì)空間目標(biāo)的ISAR圖像橫向定標(biāo)方法則主要是利用單幅圖像測(cè)軌信息進(jìn)行觀測(cè)矢量、姿態(tài)矢量與速度矢量的近似，通過(guò)矢量運(yùn)算得到最終的定標(biāo)結(jié)果，但是該類方法僅僅利用了單幅ISAR圖像測(cè)軌信息，導(dǎo)致算法魯棒性較差。總的來(lái)看，現(xiàn)有ISAR圖像定標(biāo)技術(shù)方法魯棒性與算法時(shí)效性較差，需要提出一種更加穩(wěn)健高效的空間目標(biāo)ISAR圖像橫向定標(biāo)方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

[0004]基于此，有必要針對(duì)上述技術(shù)問(wèn)題，提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)ISAR圖像方位向準(zhǔn)確定標(biāo)的基于可觀測(cè)弧段測(cè)軌信息的空間目標(biāo)ISAR定標(biāo)方法。
[0005]一種基于可觀測(cè)弧段測(cè)軌信息的空間目標(biāo)ISAR定標(biāo)方法，所述方法包括：
[0006]獲取空間目標(biāo)可觀測(cè)弧段內(nèi)的多幅ISAR圖像數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)各幅所述ISAR圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行解析分別得到對(duì)應(yīng)ISAR圖像數(shù)據(jù)的測(cè)軌信息；
[0007]根據(jù)所述空間目標(biāo)的可觀測(cè)弧段內(nèi)的所有測(cè)軌信息得到可觀測(cè)弧段拱點(diǎn)對(duì)應(yīng)的拱點(diǎn)觀測(cè)時(shí)刻，并根據(jù)所述拱點(diǎn)觀測(cè)時(shí)刻與每幅ISAR圖像解析得到的測(cè)軌信息進(jìn)行計(jì)算，得到所述空間目標(biāo)運(yùn)行至運(yùn)動(dòng)軌道拱點(diǎn)的軌道圓心角數(shù)值；
[0008]根據(jù)所述空間目標(biāo)的可觀測(cè)弧段內(nèi)的所有測(cè)軌信息計(jì)算雷達(dá)站與軌道面夾角數(shù)值；
[0009]根據(jù)所述空間目標(biāo)的測(cè)軌信息、軌道圓心角數(shù)值以及雷達(dá)站與軌道面夾角數(shù)值進(jìn)
行計(jì)算，得到所述空間目標(biāo)在ISAR成像平面內(nèi)等效旋轉(zhuǎn)角速度；
[0010]根據(jù)所述ISAR成像平面內(nèi)等效旋轉(zhuǎn)角速度進(jìn)行計(jì)算得到理論橫向定標(biāo)因子，并根據(jù)實(shí)際ISAR圖像方位向脈沖個(gè)數(shù)對(duì)所述理論橫向定標(biāo)因子進(jìn)行修正，得到修正后的實(shí)際橫向定標(biāo)因子，以完成所述空間目標(biāo)的ISAR橫向定標(biāo)。
[0011]在其中一實(shí)施例中，所述空間目標(biāo)的測(cè)軌信息包括：所述雷達(dá)站距離地心的距離、所述空間目標(biāo)距離地心的距離，雷達(dá)發(fā)射脈沖中心頻率，雷達(dá)脈沖重復(fù)頻率、帶寬，以及各幅ISAR圖像所對(duì)應(yīng)的成像開始時(shí)刻、成像結(jié)束時(shí)刻、單幅ISAR圖像對(duì)應(yīng)的觀測(cè)斜距與方位向采樣點(diǎn)數(shù)。
[0012]在其中一實(shí)施例中，計(jì)算所述軌道圓心角數(shù)值采用以下公式：
[0013][0014]在上式中，T
istart
為單幅ISAR圖像所對(duì)應(yīng)的成像開始時(shí)刻，T
apse
為當(dāng)前可觀測(cè)弧段拱點(diǎn)對(duì)應(yīng)的觀測(cè)時(shí)刻，T為所述空間目標(biāo)的運(yùn)行周期，R
A
為所述空間目標(biāo)距離地心的距離，μ為開普勒常數(shù)。
[0015]在其中一實(shí)施例中，根據(jù)所述空間目標(biāo)的可觀測(cè)弧段內(nèi)的所有測(cè)軌信息得到雷達(dá)站與軌道面夾角數(shù)值包括：
[0016]根據(jù)所述空間目標(biāo)的測(cè)軌信息進(jìn)行計(jì)算，得到空間目標(biāo)至地心連線，與雷達(dá)站至地心連線形成的第一夾角數(shù)值；
[0017]所述雷達(dá)站與軌道面夾角數(shù)值為所述第一夾角數(shù)據(jù)的最小值，也就是所述空間目標(biāo)到達(dá)可觀測(cè)弧段的拱點(diǎn)位置時(shí)。
[0018]在其中一實(shí)施例中，在計(jì)算所述空間目標(biāo)在ISAR成像平面內(nèi)等效旋轉(zhuǎn)角速度時(shí)，分別在慣性定向情況下以及對(duì)地定向情況下，計(jì)算所述空間目標(biāo)在ISAR成像平面內(nèi)等效旋轉(zhuǎn)角速度。
[0019]在其中一實(shí)施例中，在慣性定向情況下，計(jì)算所述空間目標(biāo)在ISAR成像平面內(nèi)等效旋轉(zhuǎn)角速度采用以下公式：
[0020][0021]在對(duì)地定向情況下，計(jì)算所述空間目標(biāo)在ISAR成像平面內(nèi)等效旋轉(zhuǎn)角速度采用以下公式：
[0022][0023]在上兩個(gè)公式中，R
A
為所述空間目標(biāo)距離地心的距離，R
C
為雷達(dá)站距離地心的距離，θ
i
為所述軌道圓心角數(shù)值，ζ為雷達(dá)站與軌道面夾角數(shù)值，G為引力常數(shù)，M為地球質(zhì)量。
[0024]在其中一實(shí)施例中，所述根據(jù)所述ISAR成像平面內(nèi)等效旋轉(zhuǎn)角速度進(jìn)行計(jì)算得到理論橫向定標(biāo)因子包括：
[0025]根據(jù)ISAR圖像數(shù)據(jù)成像時(shí)間以及所述ISAR成像平面內(nèi)等效旋轉(zhuǎn)角速度進(jìn)行計(jì)算得到ISAR圖像成像過(guò)程中，所述空間目標(biāo)的成像有效轉(zhuǎn)動(dòng)量，再根據(jù)所述成像有效轉(zhuǎn)動(dòng)量計(jì)算得到理論橫向定標(biāo)因子。
[0026]在其中一實(shí)施例中，所述根據(jù)實(shí)際ISAR圖像方位向脈沖個(gè)數(shù)對(duì)所述理論橫向定標(biāo)因子進(jìn)行修正包括：
[0027]根據(jù)ISAR圖像數(shù)據(jù)成像時(shí)間段內(nèi)理論方位向采樣個(gè)數(shù)與實(shí)際ISAR圖像數(shù)據(jù)方位向脈沖個(gè)數(shù)的比值計(jì)算得到定標(biāo)修正因子，并根據(jù)所述定標(biāo)修正因子對(duì)所述理論橫向定標(biāo)因子進(jìn)行修正。
[0028]一種基于可觀測(cè)弧段測(cè)軌信息的空間目標(biāo)ISAR定標(biāo)裝置，所述裝置包括：
[0029]測(cè)軌信息獲取模塊，用于獲取空間目標(biāo)可觀測(cè)弧段內(nèi)的多幅ISAR圖像數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)各幅所述ISAR圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行解析分別得到對(duì)應(yīng)ISAR圖像數(shù)據(jù)的測(cè)軌信息；
[0030]軌道圓心角計(jì)算模塊，用于根據(jù)所述空間目標(biāo)的可觀測(cè)弧段內(nèi)的所有測(cè)軌信息得到可觀測(cè)弧段拱點(diǎn)對(duì)應(yīng)的拱點(diǎn)觀測(cè)時(shí)刻，并根據(jù)所述拱點(diǎn)觀測(cè)時(shí)刻與每幅ISAR圖像解析得到的測(cè)軌信息進(jìn)行計(jì)算，得到所述空間目標(biāo)運(yùn)行至運(yùn)動(dòng)軌道拱點(diǎn)的軌道圓心角數(shù)值；
[0031]雷達(dá)站與軌道面夾角計(jì)算模塊，用于根據(jù)所述空間目標(biāo)的可觀測(cè)弧段內(nèi)的所有測(cè)軌信息計(jì)算雷達(dá)站與軌道面夾角數(shù)值；
[0032]等效旋轉(zhuǎn)角速度計(jì)算模塊，用于根據(jù)所述空間目標(biāo)的測(cè)軌信息、軌道圓心角數(shù)值以及雷達(dá)站與軌道面夾角數(shù)值進(jìn)行計(jì)算，得到所述空間目標(biāo)在ISAR成像平面內(nèi)等效旋轉(zhuǎn)角速度；
[0033]ISAR橫向定標(biāo)模塊，用于根據(jù)所述ISAR成像平面內(nèi)等效旋轉(zhuǎn)角速度進(jìn)行計(jì)算得到理論橫本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】

【技術(shù)特征摘要】
1.基于可觀測(cè)弧段測(cè)軌信息的空間目標(biāo)ISAR定標(biāo)方法，其特征在于，所述方法包括：獲取空間目標(biāo)可觀測(cè)弧段內(nèi)的多幅ISAR圖像數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)各幅所述ISAR圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行解析分別得到對(duì)應(yīng)ISAR圖像數(shù)據(jù)的測(cè)軌信息；根據(jù)所述空間目標(biāo)的可觀測(cè)弧段內(nèi)的所有測(cè)軌信息得到可觀測(cè)弧段拱點(diǎn)對(duì)應(yīng)的拱點(diǎn)觀測(cè)時(shí)刻，并根據(jù)所述拱點(diǎn)觀測(cè)時(shí)刻與每幅ISAR圖像解析得到的測(cè)軌信息進(jìn)行計(jì)算，得到所述空間目標(biāo)運(yùn)行至運(yùn)動(dòng)軌道拱點(diǎn)的軌道圓心角數(shù)值；根據(jù)所述空間目標(biāo)的可觀測(cè)弧段內(nèi)的所有測(cè)軌信息計(jì)算雷達(dá)站與軌道面夾角數(shù)值；根據(jù)所述空間目標(biāo)的測(cè)軌信息、軌道圓心角數(shù)值以及雷達(dá)站與軌道面夾角數(shù)值進(jìn)行計(jì)算，得到所述空間目標(biāo)在ISAR成像平面內(nèi)等效旋轉(zhuǎn)角速度；根據(jù)所述ISAR成像平面內(nèi)等效旋轉(zhuǎn)角速度進(jìn)行計(jì)算得到理論橫向定標(biāo)因子，并根據(jù)實(shí)際ISAR圖像方位向脈沖個(gè)數(shù)對(duì)所述理論橫向定標(biāo)因子進(jìn)行修正，得到修正后的實(shí)際橫向定標(biāo)因子，以完成所述空間目標(biāo)的ISAR橫向定標(biāo)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空間目標(biāo)ISAR定標(biāo)方法，其特征在于，所述空間目標(biāo)的測(cè)軌信息包括：所述雷達(dá)站距離地心的距離、所述空間目標(biāo)距離地心的距離，雷達(dá)發(fā)射脈沖中心頻率，雷達(dá)脈沖重復(fù)頻率、帶寬，以及各幅ISAR圖像所對(duì)應(yīng)的成像開始時(shí)刻、成像結(jié)束時(shí)刻、單幅ISAR圖像對(duì)應(yīng)的觀測(cè)斜距與方位向采樣點(diǎn)數(shù)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的空間目標(biāo)ISAR定標(biāo)方法，其特征在于，計(jì)算所述軌道圓心角數(shù)值采用以下公式：在上式中，T
istart
為單幅ISAR圖像所對(duì)應(yīng)的成像開始時(shí)刻，T
apse
為當(dāng)前可觀測(cè)弧段拱點(diǎn)對(duì)應(yīng)的觀測(cè)時(shí)刻，T為所述空間目標(biāo)的運(yùn)行周期，R
A
為所述空間目標(biāo)距離地心的距離，μ為開普勒常數(shù)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的空間目標(biāo)ISAR定標(biāo)方法，其特征在于，根據(jù)所述空間目標(biāo)的可觀測(cè)弧段內(nèi)的...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：蔣李兵，王壯，楊慶偉，鄭舒予，裴雪嬌，丁瑞，任笑圓，逄博，王粲雨，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：中國(guó)人民解放軍國(guó)防科技大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：