[发明专利]一种点斑状目标姿态估计方法及系统

权利要求书

1.一种点斑状目标姿态估计方法，其特征在于，包括离线训练部分和在线估计部分；

所述离线训练部分包括以下步骤：

(1)建立目标三维几何模型并依据目标结构划分区域；

(2)针对目标的各区域建立物方温度分布模型；

(3)建立探测系统观测大气层内目标在六种典型姿态下的红外辐射传输模型；所述六种姿态包括顶视、俯视、迎头、追尾、左右、侧面；

(4)利用已建的物方温度分布模型和红外辐射传输模型构建目标在六种典型姿态下的像方辐射能量模型；

(5)分别在六种典型姿态下，结合目标像方辐射能量模型，仿真计算得到关于波长-目标像方辐射能量的点斑状目标红外光谱曲线，从而建立目标姿态与光谱的映射数据库；

所述在线估计部分包括以下步骤：

(6)探测点斑状目标；

(7)实时采集点斑状目标像方辐射能量，绘制关于波长-目标像方辐射能量的点斑状目标红外光谱曲线；

(8)将步骤(7)所得的关于波长-目标像方辐射能量的点斑状目标红外光谱曲线在目标姿态与光谱的映射数据库内进行匹配，确定目标姿态。

2.根据权利要求1所述的点斑状目标姿态估计方法，其特征在于，所述步骤(4)的具体实现过程为：

(41)根据物方温度分布模型构建目标物方的辐射特性表达式L(T_(x,y,z))：

已知在波段λ₁～λ₂、温度为T的等效黑体辐射亮度L_b(T_(x,y,x))为：

则目标表面红外辐射亮度L(T_(x,y,z))为：

式中：λ为波长，T_(x,y,z)为在位置(x,y,z)处的目标物方温度，黑体发射率ε＝1，为目标表面材料的红外发射率；

(42)在目标物方的辐射特性表达式的基础上考虑大气影响构建在目标像方的辐射特性表达式：

ρ_θ为透过率，L_θ为大气程辐射。

3.根据权利要求2所述的点斑状目标姿态估计方法，其特征在于，所述目标为飞机，飞机的辐射亮度分为飞机蒙皮、发动机、尾焰三部分分别计算。

4.根据权利要求3所述的点斑状目标姿态估计方法，其特征在于，计算飞机蒙皮辐射亮度时首先对在位置(x,y,z)处的目标物方温度T_(x,y,z)进行处理，得到考虑速度后的目标物方温度：

式中，k为恢复系数，γ为空气的定压热容量和定容热容量之比，M为速度。

5.根据权利要求1所述的点斑状目标姿态估计方法，其特征在于，所述步骤(8)的具体实现方式为：首先根据步骤(7)所得的关于波长-目标像方辐射能量的点斑状目标红外光谱曲线初步判定飞机姿态，从所述映射数据库中提取该姿态对应的光谱曲线集合；然后在光谱曲线集合中进行精确匹配，确定目标姿态。

6.根据权利要求1所述的点斑状目标姿态估计方法，其特征在于，所述目标为飞机，对步骤(7)所得的关于波长-目标像方辐射能量的点斑状目标红外光谱曲线进行分析：

若以长波红外辐射为主，则初步判定姿态为迎头；

若短/中/长波辐射均存在，则初步判定姿态为侧面；

若短/中/长波段辐射均存在，且长波红外辐射最强，则初步判定姿态为俯视或仰视；

若短/中波最强，长波辐射最弱，则初步判定姿态为尾追。