一种自旋空间目标姿态估计方法、系统、装置及存储介质.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113406631A(43)申请公布日2021.09.17(21)申请号202110528710.1(22)申请日2021.05.14(71)申请人中山大学地址510275广东省广州市海珠区新港西路135号(72)发明人张磊谢朋飞陈曾平(74)专利代理机构广州嘉权专利商标事务所有限公司44205代理人黎扬鹏(51)Int.Cl.G01S13/90(2006.01)G01S7/41(2006.01)权利要求书3页说明书13页附图5页(54)发明名称一种自旋空间目标姿态估计方法、系统、装置及存储介质(57)摘要本发明公开了一种自旋空间目标姿态估计方法、系统、装置及存储介质，方法包括：通过多个ISAR雷达系统获取预设时间段内的多个第一回波信号后进行距离‑多普勒处理，得到第一雷达图像序列；提取出目标投影长度特征结构的目标距离维度尺寸和目标多普勒维度尺寸；确定各ISAR雷达系统的中心雷达视线方向向量；根据目标距离维度尺寸、目标多普勒维度尺寸和中心雷达视线方向向量构建第一优化模型和第二优化模型，并利用粒子群算法求解得到目标瞬时姿态参数和目标自旋参数，从而完成对自旋空间目标的姿态估计。本发明可实现对自旋空间目标在轨瞬时状态的精确反演，提升了自旋空间目标姿态估计的准确性，可广泛应用于雷达技术领域。CN113406631ACN113406631A权利要求书1/3页1.一种自旋空间目标姿态估计方法，其特征在于，包括以下步骤：通过多个ISAR雷达系统获取预设时间段内的多个第一回波信号，并对所述第一回波信号进行距离‑多普勒处理，得到目标区域的第一雷达图像序列，所述第一雷达图像序列包括多个ISAR观测图像；在各所述ISAR观测图像中均提取出两个目标投影长度特征结构，并确定所述目标投影长度特征结构在距离维度上的目标距离维度尺寸和在多普勒维度上的目标多普勒维度尺寸；获取各所述ISAR观测图像对应的第一俯仰角和第一方位角，并根据所述第一俯仰角和所述第一方位角确定各ISAR雷达系统的中心雷达视线方向向量；根据所述目标距离维度尺寸和所述中心雷达视线方向向量构建第一优化模型，并利用粒子群算法对所述第一优化模型进行求解得到目标瞬时姿态参数；根据所述目标多普勒维度尺寸和所述目标瞬时姿态参数构建第二优化模型，并利用粒子群算法对所述第二优化模型进行求解得到目标自旋参数，进而根据所述目标瞬时姿态参数和所述目标自旋参数完成对自旋空间目标的姿态估计。2.根据权利要求1所述的一种自旋空间目标姿态估计方法，其特征在于，所述中心雷达视线方向向量的计算公式为：其中，表示中心雷达视线方向向量，θ(tm)表示第一俯仰角，φ(tm)表示第一方位角，tm表示ISAR观测图像的相干积累时间的中心时刻。3.根据权利要求1所述的一种自旋空间目标姿态估计方法，其特征在于，所述第一优化模型包括第一目标函数和第一约束条件，所述第一目标函数为：其中，P表示ISAR雷达系统的数量，αn和βn表示待求解的目标瞬时姿态参数，Rn,p表示第n个目标投影长度特征结构在第p个ISAR观测图像的目标距离维度尺寸，Ln表示第n个目标投影长度特征结构的真实尺寸，表示第p个ISAR观测图像对应的ISAR雷达系统的中心雷达视线方向向量；所述第一约束条件为：tanα1tanα2+cos(β1‑β2)＝0其中，α1、α2、β1和β2表示待求解的目标瞬时姿态参数。4.根据权利要求1所述的一种自旋空间目标姿态估计方法，其特征在于，所述利用粒子群算法对所述第一优化模型进行求解得到目标瞬时姿态参数这一步骤，其具体包括：设置最短移动距离，并在所述第一优化模型可行域内随机生成第一粒子群，所述第一粒子群的可行解为第一个体位置；根据第一代价函数搜索得到当前的粒子最优位置和粒子群最优位置；调整所述第一粒子群内粒子位置后，更新当前的粒子最优位置和粒子群最优位置，直2CN113406631A权利要求书2/3页至满足最大迭代步数或最小变化准则；根据当前最优的第一个体位置确定所述目标瞬时姿态参数。5.根据权利要求1所述的一种自旋空间目标姿态估计方法，其特征在于，所述第二优化模型包括第二目标函数，所述第二目标函数为：其中，n∈[1,2],p∈[1,P]，P表示ISAR雷达系统的数量，θrot、φrot和ωrot表示待求解的目标自旋参数，表示预设的雷达视线参数，表示第p个ISAR观测图像对应的ISAR雷达系统的中心雷达视线方向向量，Dn,p表示第n个目标投影长度特征结构在第p个ISAR观测图像的目标多普勒维度尺寸。6.根据权利要求1所述的一种自旋空间目标姿态估计方法，其特征在于，所述利用粒子群算法对所述第二优化模型进行求解得到目标自旋参数这一步骤，其具体包括：设置最短移动距离，并在所述