[发明专利]一种序列ISAR图像散射中心多假设跟踪航迹关联方法

权利要求书

1.一种序列ISAR图像散射中心多假设跟踪航迹关联方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，获取ISAR长时间连续观测的目标回波，对该目标回波数据进行子孔径划分，得到K段子孔径数据；再对每段子孔径数据依次进行距离压缩、包络对齐和自聚焦操作，得到目标高分辨二维ISAR图像序列；

步骤2，建立平动补偿后的目标坐标系及雷达观测成像模型；据此建立散射中心航迹在两帧图像间的状态转移方程和散射中心的位置状态观测方程；利用ESPRIT算法提取所述目标高分辨二维ISAR图像序列中的散射中心投影坐标，得到各散射中心航迹在每一帧图像对应时刻的观测位置；

步骤3，利用多假设跟踪算法，从正反两方向逐帧进行散射中心航迹关联，即利用已生成的正反两方向的假设树，不断更新散射中心航迹状态转移参数，生成正反两方向的假设树；

步骤4，利用N回溯剪枝方法进行假设树管理，确定正反两方向关联产生的散射中心航迹，即正反两方向的关联航迹；N的取值为大于1的正整数；

步骤5，对正反两方向的关联航迹进行融合，实现正反两方向的关联信息互补，得到融合航迹，并对融合航迹进行卡尔曼滤波，得到最终航迹关联结果。

2.根据权利要求1所述的序列ISAR图像散射中心多假设跟踪航迹关联方法，其特征在于，所述对每段子孔径数据依次进行距离压缩、包络对齐和自聚焦操作，具体为：

(1.1)构造参考信号：将逆合成孔径雷达到场景中心距离作为参考距离，构造与发射信号参数相同的线性调频信号作为参考信号；

(1.2)基于参考信号对每个子孔径中的每次回波数据进行脉冲压缩，得到每个子孔径脉压数据即高分辨一维距离像序列；

(1.3)对于每个子孔径脉压数据，首先采用基于相邻相关的包络对齐方法，对每个子孔径脉压数据进行包络对齐，补偿目标平动带来的包络偏移；然后采用基于最小熵准则的自聚焦方法，补偿回波初相误差；最后对补偿后数据进行方位傅里叶变换，获得高分辨二维图像序列。

3.根据权利要求1所述的序列ISAR图像散射中心多假设跟踪航迹关联方法，其特征在于，所述建立平动补偿后的目标坐标系及雷达观测成像模型；据此建立散射中心航迹在两帧图像间的状态转移方程和散射中心的位置状态观测方程，具体步骤为：

(2.1)建立平动补偿后的目标坐标系O-XYZ，其中，O为目标中心；雷达观测成像模型中雷达等效视线方向的方位角为θ，俯仰角为目标运动等效为绕定轴OZ作角速度为ω的旋转；

(2.2)K段子孔径目标数据对应获得K帧目标高分辨二维ISAR图像，所述K帧图像组成图像序列；记相邻子孔径的时间间隔为△t，每个子孔径的相干处理时间为t_CPI；令t_k表示该子孔径中心的瞬时时刻，对于目标上任意第n个散射中心s_n＝(x_n,y_n,z_n)^T，其在第k帧ISAR图像上的理论投影坐标为两者之间满足如下投影关系：

则散射中心s_n的航迹为：

其中，上标T为矩阵的转置；(r_n)²＝(x_n)²+(y_n)²为平动补偿后散射中心的等效旋转半径；

在实际观测过程中，参数r_n，z_n和雷达视线等效俯仰角通过估计获得；(2.3)建立相邻两帧图像间散射中心投影位置的状态转移方程：

其中，分别为参数z_n、ω的估计值；A_kk-1、b_n分别为散射中心航迹状态转移参数；通过估计参数得到散射中心航迹状态转移参数；

(2.4)的估计过程为：目标三维等效旋转角速度ω与成像有效旋转角速度ω_e间满足关系式通过图像方位定标获得有效旋转角速度的估计值后，进一步结合估计值计算出等效旋转角速度的估计值和的估计和更新在假设树生长过程中实现；

(2.5)散射中心航迹在两帧图像间的一步状态转移方程为：

其中，为状态转移过程的噪声；

得到散射中心的位置状态观测为：

其中，表示散射中心s_n在第k帧图像中的观测位置，表示观测矩阵，为散射中心s_n在第k帧图像中的观测噪声。