[发明专利]基于ISAR图像重聚焦的空间目标姿态估计方法

权利要求书

1.一种基于ISAR图像重聚焦的空间目标姿态估计方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，确定ISAR雷达，所述ISAR雷达发射信号并接收目标回波信号，并对接收的目标回波信号进行成像处理，得到目标距离多普勒图像；

步骤2，计算得到最佳距离补偿系数和最佳方位补偿系数；

所述步骤2中的子步骤为：

2.1计算第j-1次补偿后像素点(n，m)处的目标距离多普勒图像f_j-1(n，m)的对比度C(f_j-1(n，m))关于第j-1次循环后的距离补偿系数a_j-1和第j-1次循环后的方位补偿系数b_j-1的梯度方向g_j，其计算表达式为：

其中，

其中，C(f_j-1(n，m；{a_j-1，b_j-1}))表示第j-1次补偿后像素点(n，m)处的目标距离多普勒图像f_j-1(n，m)关于第j-1次循环后的补偿系数向量x_j-1的对比度函数，当j＝1时，f₀(n，m)＝f(n，m)，f(n，m)表示像素点(n，m)处的目标距离多普勒图像；x_j-1＝(a_j-1，b_j-1)^T；μ_j-1表示第j-1次循环后目标距离多普勒图像的均值，σ_j-1表示第j-1次循环后目标距离多普勒图像的方差；S_j-1(n，k)表示第j-1次补偿后像素点(n，k)处的待补偿图像信号，当j＝1时，S₀(n，k)＝S(n，k)，S(n，k)表示像素点(n，k)处的待补偿图像信号；(·)^*表示求共轭操作，Re表示取整操作，i表示虚数单位，i²＝-1；

然后确定第j次循环后的目标搜索方向d_j，d_j＝B_j^-1·g_j；其中，B_j表示第j次循环后的Hessian矩阵，(·)^-1表示求逆操作；

2.2计算第j次循环后的步长λ_j，其满足：

其中，ρ表示设定的补偿因子，ρ∈[0.2，0.4]；C(f_j-1(n，m；x_j-1+λ_jd_j))表示第j-1次补偿后像素点(n，m)处的目标距离多普勒图像f_j-1(n，m)关于x_j-1+λ_jd_j的对比度函数，x_j-1表示第j-1次循环后的补偿系数向量，x_j-1＝(a_j-1，b_j-1)^T，λ_j表示第j次循环后的步长，d_j表示第j次循环后的目标搜索方向，C(f_j-1(n，m；x_j-1))表示第j-1次补偿后像素点(n，m)处的目标距离多普勒图像f_j-1(n，m)关于第j-1次循环后的补偿系数向量x_j-1的对比度函数，(·)^T表示转置操作；

获取第j次循环后的步长λ_j后，令第j次循环后补偿系数向量的增加量s_j＝λ_jd_j，x_j＝x_j-1+s_j；x_j-1表示第j-1次循环后的补偿系数向量；

2.3根据第j-1次循环后的距离补偿系数a_j-1对第j-1次补偿后像素点(n，k)处的待补偿图像信号S_j-1(n，k)进行图像距离维的二次相位补偿，得到第j次循环后像素点(n，k)处距离二次补偿结果S_j(n，k)，其表达式为：

S_j(n，k)＝S_j-1(n，k)×exp[-ia_j-1nk²]；

2.4根据第j-1次循环后的方位补偿系数b_j-1对第j次循环后像素点(n，k)处距离二次补偿结果S_j(n，k)进行图像方位维的二次相位补偿，得到第j次循环后像素点(n，m)处二次相位补偿距离-多普勒图像信号f_j(n，m)，其表达式为：

2.5计算第j次补偿后像素点(n，m)处的目标距离多普勒图像f_j(n，m)的对比度C(f_j(n，m))关于第j次循环后的距离补偿系数a_j和第j次循环后的方位补偿系数b_j的梯度方向g_j+1，如果||g_j+1||＜ε，则循环操作结束，并将循环操作结束时对应的第1次循环后的距离补偿系数a₁至第j次循环后的距离补偿系数a_j之和，记为最佳距离补偿系数将循环操作结束时对应的第1次循环后的方位补偿系数b₁至第j次循环后的方位补偿系数b_j之和，记为最佳方位补偿系数a_q表示第q次循环后的距离补偿系数，b_q表示第q次循环后的方位补偿系数；否则，计算第j次循环后的Hessian矩阵B_j，y_j＝g_j+1-g_j，然后令j的值加1，返回子步骤2.1；

其中，B_j-1表示第j-1次循环后的Hessian矩阵，s_j表示第j次循环后补偿系数向量的增加量；

步骤3，根据最佳距离补偿系数和最佳方位补偿系数，计算得到目标平面指向和补偿后的目标距离多普勒图像，所述补偿后的目标距离多普勒图像包括每一个像素点处二次相位补偿距离-多普勒最终图像；

所述补偿后的目标距离多普勒图像和目标平面指向为基于ISAR图像重聚焦的空间目标姿态估计结果。