[发明专利]一种自旋空间目标姿态估计方法、系统、装置及存储介质

说明书

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。

技术领域

本发明涉及雷达技术领域，尤其是一种自旋空间目标姿态估计方法、系统、装置及存储介质。

背景技术

自旋空间目标瞬时状态估计对了解自旋空间目标的在轨运行状态以及判断自旋空间目标航天发展态势具有非常重要的意义。利用逆合成孔径雷达(Inverse SyntheticAperture Radar，ISAR)对空间目标测量获得的图像来精确获得空间目标重要载荷部件的绝对姿态、空间目标整体运动规律的技术可实际应用于包括空间目标故障救援、威胁度评估等民用和军用领域，是目前能够实现自旋空间目标在轨状态估计的实用技术。

目前，测定自旋空间目标在轨状态主要存在两种方式：一是通过激光传感器测量空间目标配备的角锥反射器距离变化进而确定目标在轨运行状态，二是设置目标3D模型状态参数生成2D雷达图像，根据其与观测得到的目标图像间近似程度确定目标在轨状态。但这些现有方案大多依赖积累的数据库或方位标定等强先验条件，很少将目标自旋对观测特征影响参数化建模。因而，这些数据驱动的算法在缺少这些观测先验条件时很难应用于非合作目标，在实际空间目标姿态测量中存在局限性。

发明内容

本发明的目的在于至少一定程度上解决现有技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明实施例的一个目的在于提供一种自旋空间目标姿态估计方法，该方法对预设时间段内的多站观测得到的雷达回波信号同步后进行距离-多普勒处理，获得多帧同步的ISAR观测图像，然后在获得的多帧ISAR观测图像内提取目标在距离向、多普勒向上的投影尺寸参数，结合各ISAR雷达系统的观测几何参数建立两个独立的优化模型，使用粒子群优化方法依次求解自旋空间目标的瞬时姿态参数以及自旋参数，完成对自旋空间目标的姿态估计。

本发明实施例的另一个目的在于提供一种自旋空间目标姿态估计系统。

为了达到上述技术目的，本发明实施例所采取的技术方案包括：

第一方面，本发明实施例提供了一种自旋空间目标姿态估计方法，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。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述中心雷达视线方向向量的计算公式为：