[发明专利]基于多站一维距离像序列的空间刚体目标三维重构方法

权利要求书

1.一种基于多站一维距离像序列的空间刚体目标的三维重构方法，其特征在于，包括如下：

(1)根据空间刚体目标与雷达组网中各个雷达的位置关系，建立多站目标观测模型；

(2)通过多站目标观测模型中的多个雷达获得空间刚体目标在不同视角下的宽带回波序列，对每个宽带回波序列进行运动补偿，并对补偿后的回波序列采用迭代自适应算法IAA得到超分辨的目标一维距离像序列矩阵，再提取该序列矩阵的每一列峰值，获得空间刚体目标N个散射中心的一维距离序列，其中N是目标散射中心总数；

(3)根据目标相邻时刻运动缓慢的特性，采用卡尔曼滤波和最近邻域标准滤波器NNSF将相同散射中心的一维距离关联起来，得到每个宽带回波的N个散射中心一维距离历程；

(4)利用三维重构方法对每个雷达站得到的N个散射中心一维距离历程进行三维欧式重构，分别得到欧式重构的目标散射中心位置矩阵和雷达视线矩阵重构得到的每个雷达站的目标散射中心位置矩阵与真实散射中心位置矩阵之间都存在一个任意旋转矩阵；

(5)以第1部雷达重构的散射中心坐标作为参考坐标，将每个雷达重构的散射中心坐标对齐到参考坐标上，实现多站散射中心的关联：

(5a)在满足旋转矩阵正交性约束的条件下，保证对齐后的第j部雷达重构的散射中心坐标与参考坐标误差最小，表示公式如下：

其中，i＝1,2,…,N，j＝1,2,…,M，M是多站目标观测模型中的雷达总数，是第1部雷达重构的第i个散射中心的坐标，即参考坐标，是第j部雷达重构的第i个散射中心的坐标，R_j是第j部雷达重构散射中心坐标与参考坐标之间的旋转矩阵，是矩阵R_j的转置，I是主对角线上元素都为1的单位矩阵；

(5b)采用奇异值分解方法求解式1，得到雷达重构散射中心坐标与参考坐标间的旋转矩阵估计值进而得到各部雷达关联后的散射中心坐标矩阵和雷达视线矩阵

其中，是第j部雷达欧式重构后的目标散射中心坐标矩阵，是第j部雷达欧式重构后的雷达视线坐标矩阵；

(6)利用雷达站位置信息估计每一时刻第1部雷达重构的N个散射中心坐标矩阵与真实散射中心坐标矩阵之间的旋转矩阵，得到每一时刻N个散射中心的真实三维坐标矩阵估计值：

(6a)在满足旋转矩阵正交性约束的条件下，保证每一时刻关联后的雷达视线矢量与真实雷达视线矢量误差最小，表示公式如下：

其中，是根据雷达站位置信息得到的第j部雷达t'_k时刻的真实雷达视线单位方向矢量，是的第k列，即第j部雷达t'_k时刻关联后的雷达视线单位方向矢量；O_k为t_k时刻关联后的雷达视线单位方向矢量与真实单位方向矢量间的旋转矩阵，是矩阵O_k的转置，t'_k是宽带回波序列中的某一时刻；

(6b)设多站目标观测模型中雷达总数M＝3，此时式2存在唯一解，通过求解式2得到旋转矩阵O_k，进而得到t'_k时刻N个散射中心的真实三维坐标矩阵估计值

其中，是第1部雷达欧式重构后的目标散射中心坐标矩阵。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，(2)中对每个宽带回波进行运动补偿，是将窄带测距得到的距离r₀作为参考距离，对雷达宽带回波进行解线调处理来移除目标的平动分量，公式表示如下:

其中，是快时间，t_k是慢时间，B_i是第i个散射中心的散射系数，T_p是脉冲宽度，μ是调频率，Δτ_i(t_k)＝τ_i(t_k)-τ₀，τ_i(t_k)是第i个散射中心到雷达的双程时间，τ₀＝2r₀/c是目标质心到雷达的双程时间，f_j是第j部雷达发射信号的载频，j'是虚数单位。