第 36 卷第 6 期 电 子 与 信 息 学 报 Vol.36No.6
2014 年 6 月 Journal of Electronics & Information Technology Jun. 2014
基于微动特征关联的空间非对称自旋目标雷达三维成像方法
梁必帅
*①②
张 群
①
娄 昊
①③
罗 迎
①
李开明
①
①
(空军工程大学信息与导航学院 西安 710077)
②
(68205 部队 72 分队 中卫 755100)
③
(武警工程大学信息工程系 西安 710086)
摘 要:由于非对称自旋目标在不同视角下宽带雷达观测到的散射点分布存在较大差异,因而需要单独研究其组网
雷达成像算法。该文利用位于不同位置的两部宽带雷达获得的自旋目标 1 维距离像序列,基于非对称自旋目标多个
散射中心的微动特征不变性,实现了自旋目标同一散射中心的关联,进而得到与目标真实尺寸相一致的 3 维像。仿
真结果表明该算法重构精度好,对于散射中心的遮挡效应及 RCS 闪烁均不敏感。
关键词:宽带雷达;3 维成像;微动;特征关联
中图分类号:TN957.52 文献标识码: A 文章编号:1009-5896(2014)06-1381-08
DOI: 10.3724/SP.J.1146.2013.01147
A Method of Three-dimensional Imaging Based on Micro-motion Feature
Association for Spatial Asymmetrical Spinning Targets
Liang Bi-shuai
①②
Zhang Qun
①
Lou Hao
①③
Luo Ying
①
Li Kai-ming
①
①
(Institute of Information and Navigation, Air Force Engineering University, Xi’an 710077, China)
②
(68205 PLA Troop 72 Section, Zhongwei 755100, China)
③
(Information Engineering Department, Engineering University of Armed Police Force, Xi’an 710086, China)
Abstract: Owing to the differences among scatterer distributions observed by wideband radars with different viewing angles,
it is necessary to research the network radars imaging algorithm for asymmetrical spinning targets. By making use of the
range profile series of spinning target obtained by two wideband radars at different locations, the scatterer association is
accomplished based on the micro-motion feature invariability of asymmetrical spinning target. Then, the three-dimensional
image, which can provide the real size of the target, is obtained. The simulation demonstrates the high precision of the
proposed algorithm, and insensitivity to sheltering effects and RCS fluctuation of scatterers.
Key words: Wideband radar; Three-dimensional imaging; Micro-motion; Feature association
1 引言
为了避免空间碎片等目标(如残留在地球轨道
的卫星碎片和火箭末级设备)引起的危害,必须对其
进行有效地监测和识别。目前,地基雷达由于受到
时间和功率等因素限制较小,可以全天候地获取目
标的运动特征和物理特征,是进行低轨道空间碎片
监测的有力工具。传统上,窄带雷达通过测量目标
的 RCS 来估计其尺寸与形状,并进行目标归类与识
别。由于空间碎片等目标的尺寸普遍较小,误差较
大
[1]
。而随着高分辨雷达的出现,基于 1 维距离像的
空间目标成像技术得到较快发展,这使得进一步获
2013-07-30 收到,2013-11-15 改回
国家自然科学基金(61201369, 61102109)和陕西省自然科学基础研
究计划项目(2013JQ8008)资助课题
*通信作者:梁必帅 liang1323957@126.com
得目标形状和结构的细节信息,提高目标识别能力
成为可能。然而,1 维距离像实质上是目标散射中
心在雷达视线上的投影分布,携带的信息不够充分
并且对姿态变化很敏感。近年来,空间目标的雷达
2 维,3 维成像成为了研究的热点;如果能获得目标
真实尺寸 3 维像,将对空间目标识别分类具有重大
意义。
现有的雷达目标 3 维散射中心成像方法中,常
用的方法是利用散射中心在雷达视线上的几何投影
关系,由多个姿态下 1 维散射中心的距离数据重建
目标散射中心的 3 维模型,其中将多姿态下的 1 维
散射中心进行正确关联是成像的关键
[2]
。典型的散射
中心关联方法为采用已知姿态下投影几何约束的关
联方法,该方法通过穷举所有姿态下 1 维散射中心
的任意关联组合来提取真实 3 维散射中心的空间位
置,其工作量和资源消耗均较大
[3,4]
。并且,一旦空