高级搜索

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

空间目标的短时三维几何重构方法

徐丹 符吉祥 孙光才 邢孟道 苏涛 保铮

徐丹, 符吉祥, 孙光才, 邢孟道, 苏涛, 保铮. 空间目标的短时三维几何重构方法[J]. 电子与信息学报, 2019, 41(8): 1952-1959. doi: 10.11999/JEIT180936
引用本文: 徐丹, 符吉祥, 孙光才, 邢孟道, 苏涛, 保铮. 空间目标的短时三维几何重构方法[J]. 电子与信息学报, 2019, 41(8): 1952-1959. doi: 10.11999/JEIT180936
Dan XU, Jixiang FU, Guangcai SUN, Mengdao XING, Tao SU, Zheng BAO. A Short Time 3D Geometry Reconstruction Method of Space Targets[J]. Journal of Electronics & Information Technology, 2019, 41(8): 1952-1959. doi: 10.11999/JEIT180936
Citation: Dan XU, Jixiang FU, Guangcai SUN, Mengdao XING, Tao SU, Zheng BAO. A Short Time 3D Geometry Reconstruction Method of Space Targets[J]. Journal of Electronics & Information Technology, 2019, 41(8): 1952-1959. doi: 10.11999/JEIT180936

空间目标的短时三维几何重构方法

doi: 10.11999/JEIT180936
基金项目: 国家重点研发计划(2017YFC1405600)
详细信息
    作者简介:

    徐丹:女,1990年生,博士,研究方向为ISAR关系,3维成像

    符吉祥:男,1992年生,博士,研究方向为ISAR成像

    孙光才:男,1984年生,副教授,研究方向为新体制雷达,雷达成像,动目标成像

    邢孟道:男,1975年生,教授,研究方向为SAR/ISAR成像、动目标检测等

    苏涛:男,1968年生,教授,研究方向为面向雷达、声纳、通信的高速实时信号处理

    保铮:男,1927年生,中国科学院院士,研究雷达与信号处理方面的理论研究与工程实践

    通讯作者:

    徐丹 xudandan_xd@163.com

  • 中图分类号: TN957.51

A Short Time 3D Geometry Reconstruction Method of Space Targets

Funds: The National Key Research and Development Program of China (2017YFC1405600)
  • 摘要: 通常空间自旋目标的3维(3D)重构都是通过对散射点轨迹进行矩阵分解的方法得到的,散射点轨迹是从雷达序列图提取并关联得到的。由于散射点提取与关联误差的存在,3D重构会出现精度下降,甚至失败的问题。另一方面,转台目标的散射点轨迹符合圆属性,这与几何投影理论认为散射点投影轨迹的椭圆属性相违背。为解决以上问题,该文提出了基于短时的空间目标3D重构算法。首先对提取的散射点轨迹进行2维圆属性拟合,使其轨迹光滑,更接近理论曲线。然后采用多视角的方法估计雷达视角(LOS),通过乘以雷达视角构成的系数,将圆属性轨迹曲线转变成椭圆属性轨迹曲线。通过对散射点椭圆属性轨迹进行矩阵分解的方法获得目标的3D结构。最后通过2个实验验证了该文所提算法的有效性。
  • 图  1  转台模型

    图  2  旋转平面位于不同位置的情况

    图  3  多视角观测模型

    图  4  算法流程图

    图  5  轨迹处理结果对比

    图  6  对3种情况估计精度对比

    图  7  McFadden方法的评估结果

    图  8  目标重构结果对比

    表  1  实验参数

    参数数值参数数值
    带宽(GHz)2相邻子孔径相差(°)0.66
    雷达视角(°)45目标转速(rad/s)0.07
    雷达重复频率(Hz)600子孔径大小(°)4
    信噪比(dB)5目标转轴Z
    下载: 导出CSV

    表  2  不同雷达视角差对应时长

    情况123
    $\Delta \theta $(°)532
    耗时(s)56.4232.5521.29
    下载: 导出CSV
  • PATE-CORNELL E and SACHON M. Risks of particle hits during space walks in low earth orbit[J]. IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, 2001, 37(1): 134–146. doi: 10.1109/7.913673
    SATO T. Shape estimation of space debris using single-range Doppler interferometry[J]. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 1999, 37(2): 1000–1005. doi: 10.1109/36.752218
    WANG Qi, XING Mengdao, LU Guangyue, et al. SRMF-CLEAN imaging algorithm for space debris[J]. IEEE Transactions on Antennas and Propagation, 2007, 55(12): 3524–3533. doi: 10.1109/TAP.2007.910343
    NING Yu, BAI Xueru, ZHOU Feng, et al. Method for inverse synthetic aperture radar imaging of space debris using improved genetic algorithm[J]. IET Radar, Sonar & Navigation, 2017, 11(5): 812–821. doi: 10.1049/iet-rsn.2016.0048
    XU Gang, XING Mengdao, XIA Xianggen, et al. 3D geometry and motion estimations of maneuvering targets for interferometric ISAR with sparse aperture[J]. IEEE Transactions on Image Processing, 2016, 25(5): 2005–2020. doi: 10.1109/TIP.2016.2535362
    WU Wenzhen, HU Pengjiang, XU Shiyou, et al. Image registration for InISAR based on joint translational motion compensation[J]. IET Radar, Sonar & Navigation, 2017, 11(10): 1597–1603. doi: 10.1049/iet-rsn.2017.0140
    MAYHAN J T, BURROWS M L, CUOMO K M, et al. High resolution 3D" snapshot”ISAR imaging and feature extraction[J]. IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, 2001, 37(2): 630–642. doi: 10.1109/7.937474
    MCFADDEN F E. Three-dimensional reconstruction from ISAR sequences[J]. SPIE, 2002, 4744: 58–67.
    LIU Lei, ZHOU Feng, BAI Xueru, et al. Joint cross-range scaling and 3D Geometry reconstruction of ISAR targets based on factorization method[J]. IEEE Transactions on Image Processing, 2016, 25(4): 1740–1750. doi: 10.1109/TIP.2016.2526905
    WANG Feng, XU Feng, and JIN Yaqiu. Three-dimensional reconstruction from a multiview sequence of sparse ISAR imaging of a space target[J]. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 2018, 56(2): 611–620. doi: 10.1109/TGRS.2017.2737988
    LIU Lei, ZHOU Feng, and BAI Xueru. A modified EM algorithm for ISAR scatterer trajectory matrix completion[J]. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 2018, 56(7): 3953–3962. doi: 10.1109/TGRS.2018.2817650
    段佳, 张磊, 邢孟道, 等. 合成孔径雷达目标特征提取新方法[J]. 西安电子科技大学学报: 自然科学版, 2014, 41(4): 13–19. doi: 10.3969/j.issn.1001-2400.2014.04.003

    DUAN Jia, ZHANG Lei, XING Mengdao, et al. Novel feature extraction method for synthetic aperture radar targets[J]. Journal of Xidian University, 2014, 41(4): 13–19. doi: 10.3969/j.issn.1001-2400.2014.04.003
    DING Baiyuan, WEN Gongjian, HUANG Xiaohong, et al. Data augmentation by multilevel reconstruction using attributed scattering center for SAR target recognition[J]. IEEE Geoscience and Remote Sensing Letters, 2017, 14(6): 979–983. doi: 10.1109/LGRS.2017.2692386
    OH S, RUSSELL S, and SASTRY S. Markov chain Monte Carlo data association for multi-target tracking[J]. IEEE Transactions on Automatic Control, 2009, 54(3): 481–497. doi: 10.1109/TAC.2009.2012975
    GRANSTRÖM K, SVENSSON L, REUTER S, et al. Likelihood-based data association for extended object tracking using sampling methods[J]. IEEE Transactions on Intelligent Vehicles, 2018, 3(1): 30–45. doi: 10.1109/TIV.2017.2788184
  • 加载中
图(8) / 表(2)
计量
  • 文章访问数:  3095
  • HTML全文浏览量:  1107
  • PDF下载量:  73
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2018-10-08
  • 修回日期:  2019-04-08
  • 网络出版日期:  2019-04-23
  • 刊出日期:  2019-08-01

目录

    /

    返回文章
    返回