[发明专利]基于三维重构的空间目标姿态外推方法

权利要求书

1.一种基于三维重构的空间目标姿态外推方法，包括如下：

(1)对获取的复高分辨距离像HRRP进行均匀分段，每一段定义为一帧，并对每一帧进行ISAR成像，得到ISAR像集合；

(2)对ISAR像集合里的每一帧ISAR像进行方位定标，得到图像的方位分辨率；

(3)设定散射中心的幅度阈值，利用峰值搜索方法获取每一帧ISAR像的散射中心参数集合：其中，表示中参数组合的个数，表示第i个参数组合对应的复强度，表示第i个参数组合对应的位置信息；

(4)根据目标散射中心参数集合对散射中心进行关联，得到散射中心轨迹矩阵W；

(5)对轨迹矩阵W进行奇异值分解W＝UΣV^T，得到投影矩阵位置矩阵其中表示左酉矩阵U的前3列，表示对角矩阵Σ的前3列和前3行，表示右酉矩阵V的前3列；

(6)根据投影矩阵和位置矩阵进行散射中心的三维重构，得到散射中心矩阵P₀：

(7)根据目标散射中心矩阵P₀，通过下式外推得到未观测的复HRRP样本

其中，f表示雷达回波的频率，和分别表示雷达射线的方位角和俯仰角,exp(·)表示自然指数函数，P₀(1,i),P₀(2,i),P₀(3,i)表示矩阵P₀的第i列，c为光速；

(8)对每一段内的数据进行步骤(1)到步骤(7)操作，得到各段外推后的复HRRP样本，对各段复HRRP样本作逆快速傅里叶变换IFFT，并取模值，得到外推后的时域实HRRP样本，用于后续的目标识别。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，(1)中的均匀分段，每一段长度为其中，B表示雷达带宽，L表示目标横向尺寸，c表示光速。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，(2)中对ISAR像集合里的每一帧ISAR像进行方位定标，公式如下：

式中dA表示方位分辨率，λ表示雷达发射波长，β表示每一帧数据雷达射线相对于目标的转角。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，(4)中对散射中心进行关联，公式如下：

式中，表示第n帧图像的第i个参数组合对应的位置信息，表示第n帧图像的第i个参数组合对应的复强度，argmin表示求最小值操作，||·||₂表示2范数操作。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，(4)中的散射中心轨迹矩阵W，表示如下：

式中，表示第j帧图像的第i个参数组合对应的位置信息，j＝1,2,…,n，n表示每一组数据中图像帧数。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，(6)中对散射中心进行三维重构，步骤如下：

(6a)按照下式求解内积向量G：

其中i_i(i＝1,2,…,n)表示的第i行，j_i(i＝1,2,…,n)表示的第n+i行，g^T是一种定义的计算法则，定义如下：

g^T(i_i,j_i)＝[i_i(1)·j_i(1) i_i(1)·j_i(2)+i_i(2)·j_i(1) i_i(1)·j_i(3)+i_i(3)·j_i(1)i_i(2)·j_i(2) i_i(2)·j_i(3)+i_i(3)·j_i(2) i_i(3)·j_i(3)]

其中i_i(k)表示i_i的第k(k＝1,2,3)个元素，j_i(k)表示j_i的第k个元素；

(6b)按照下式求解尺度向量I：

I＝(G^TG)^-1G^Tc

其中表示单位向量，[·]^T表示转置操作；

(6c)用得到的尺度向量I按照下式组合得到重组矩阵L：

其中l_i表示尺度向量I的第i个元素，i＝1…6；

(6d)对重组矩阵L进行奇异值分解：L＝BΛΒ^T，得到尺寸矩阵A＝BΛ^1/2；

(6e)根据尺寸矩阵A和位置矩阵得到目标三维散射中心矩阵