空间目标姿态反演方法、装置、计算设备及存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种空间目标姿态反演方法、装置、计算设备及存储介质，其中方法包括：获取空间目标对应ISAR图像的主轴向量；生成粒子群中每一个粒子分别对应的参数向量；参数向量为预设姿态角参数构成的向量；针对每一个粒子，计算该粒子对应的参数向量在ISAR成像平面上的二维投影向量；并根据该粒子的二维投影向量和主轴向量，构建该粒子的代价函数；根据粒子群优化算法以及每一个粒子的代价函数，对每一个粒子的参数向量进行循环更新，直到达到预先设定的循环跳出条件时，结束循环更新；根据粒子群每一个粒子当前更新后的参数向量，确定空间目标的姿态角。本方案，能够通过简单的计算过程即可实现空间目标姿态的快速反演。过程即可实现空间目标姿态的快速反演。过程即可实现空间目标姿态的快速反演。

【技术实现步骤摘要】
空间目标姿态反演方法、装置、计算设备及存储介质


[0001]本专利技术实施例涉及目标反演
，特别涉及一种空间目标姿态反演方法、装置、计算设备及存储介质。

技术介绍

[0002]近年来，随着空间科学技术的发展，航天活动逐年增加，人类进入空间和利用空间的能力越来越强，导致空间环境发生了巨大的变化，空间的战略地位日趋增强。目前，每年各国向空间发射的目标数量大约在200个以上，且有日益增多的趋势，其中尺寸大于10厘米可被检测到的目标大概就有2万多个。数量巨大的目标给空间安全造成了巨大的威胁，因此，对空间目标的监视变得尤为重要。
[0003]由于空间目标轨迹和背景的特殊性，基于ISAR(Inverse Synthetic Aperture Radar，逆合成孔径雷达)图像的空间目标的全天候监测技术具有广泛的应用前景。目前，对空间目标的ISAR图像的姿态反演研究，主要集中在目标轮廓特征的提取和三维重构等方面，对于空间目标的姿态反演的研究还鲜有报道。但对空间目标的姿态反演在对空间目标的监视过程中具有重要意义，因此，亟需提供一种能够快速对空间目标进行姿态反演的方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术实施例提供了一种空间目标姿态反演方法、装置、计算设备及存储介质，能够实现空间目标姿态的快速反演。
[0005]第一方面，本专利技术实施例提供了一种空间目标姿态反演方法，包括：
[0006]获取空间目标对应ISAR图像的主轴向量；
[0007]生成粒子群中每一个粒子分别对应的参数向量；所述参数向量为预设姿态角参数构成的向量；
[0008]针对每一个粒子，计算该粒子对应的参数向量在ISAR成像平面上的二维投影向量；并根据该粒子的二维投影向量和所述主轴向量，构建该粒子的代价函数；
[0009]根据粒子群优化算法以及每一个粒子的代价函数，对每一个粒子的参数向量进行循环更新，直到达到预先设定的循环跳出条件时，结束所述循环更新；
[0010]根据所述粒子群每一个粒子当前更新后的参数向量，确定所述空间目标的姿态角。
[0011]优选地，所述生成粒子群中每一个粒子分别对应的参数向量，包括：
[0012]确定预设姿态角参数中方位角对应的变化范围和俯仰角对应的变化范围；
[0013]针对每一个粒子生成对应的随机值；
[0014]针对每一个粒子，根据所述方位角对应的变化范围及该粒子对应的随机值计算得到该粒子对应方位角的初始值，以及根据所述俯仰角对应的变化范围以及该粒子对应的随机值计算得到该粒子对应俯仰角的初始值。
[0015]优选地，所述计算该粒子对应的参数向量在ISAR成像平面上的二维投影向量，包括：
[0016]获取由轨道坐标系转换为地心固定坐标系的第一转换矩阵；
[0017]获取由地心固定坐标系转换为雷达北天东坐标系的第二转换矩阵；
[0018]获取由雷达北天东坐标系转换为雷达测量坐标系的第三转换矩阵；
[0019]确定所述空间目标的主轴长度；
[0020]根据所述第一转换矩阵、所述第二转换矩阵、所述第三转换矩阵、所述主轴长度和该粒子对应的参数向量，计算得到该粒子的二维投影向量。
[0021]优选地，所述计算得到该粒子的二维投影向量，包括：
[0022]利用如下公式计算该粒子的二维投影向量：
[0023][0024][0025]其中，R
OC
为由轨道坐标系转换为雷达测量坐标系的转换矩阵，R
OD
为所述第一转换矩阵，R
DR
为所述第二转换矩阵，R
RC
为所述第三转换矩阵，R
OC
(11)、R
OC
(12)、R
OC
(13)、R
OC
(21)、R
OC
(22)、R
OC
(23)、R
OC
(31)、R
OC
(32)、R
OC
(33)分别为所述第一转换矩阵、所述第二转换矩阵和所述第三转换矩阵相乘后对应的矩阵参数值，l为所述主轴长度，α、β分别为该粒子对应参数向量中的俯仰角、方位角，为该粒子的二维投影向量。
[0026]优选地，所述根据该粒子的二维投影向量和所述主轴向量，构建该粒子的代价函数，包括：
[0027]第i个粒子的代价函数如下：
[0028][0029]其中，Cost
i
为第i个粒子的代价函数值，K
i
为第i个粒子的二维投影向量，K
0n
为所述空间目标对应N个ISAR图像中第n个ISAR图像的主轴向量；N个ISAR图像为所述空间目标在相邻时刻的图像，N为正整数。
[0030]优选地，所述对每一个粒子的参数向量进行循环更新，包括：
[0031]针对每一个粒子的参数向量均按照如下公式进行循环更新：
[0032]pop_v(i，:)＝ω
·
pop_v(i,:)+c1
·
rand1
·
(pbest(i,:)
‑
pop(i,:))+c2
·
rand2
·
(gbest(:)
‑
pop(i,:))
[0033]pop(i,:)＝pop(i,:)+pop_v(i,:)
[0034]其中，pop_v(i,:)为第i个粒子的参数向量的变化值，用于表征第i个粒子的速度向量；pop(i,:)为第i个粒子的参数向量，用于表征第i个粒子的位置；ω为惯性权重；c1、c2
为学习因子；rand1、rand2均是位于[0,1]之间的随机数；pbest(i,:)为第i个粒子的个体最佳位置；gbest(:)为粒子群中的最佳位置。
[0035]优选地，所述循环跳出条件包括：最大循环次数和代价函数阈值；
[0036]所述达到预先设定的循环跳出条件，包括：当循环更新的次数达到预先设定的最大循环次数时，则确定达到预先设定的循环跳出条件；或，当循环更新后各粒子对应的参数向量中存在至少一个粒子对应的代价函数值达到预先设定的代价函数阈值时，则确定达到预先设定的循环跳出条件；
[0037]和/或，
[0038]所述根据所述粒子群每一个粒子当前更新后的参数向量，确定所述空间目标的姿态角，包括：将所述粒子群中最优粒子参数向量所对应的参数值确定为所述空间目标的姿态角。
[0039]第二方面，本专利技术实施例还提供了一种空间目标姿态反演装置，包括：
[0040]主轴向量获取单元，用于获取空间目标对应ISAR图像的主轴向量；
[0041]参数向量生成单元，用于生成粒子群中每一个粒子分别对应的参数向量；所述参数向量为预设姿态角参数构成的向量；
[0042]二维投影向量计算单元，用于针对每一个粒子，计算该粒子对应的参数向量在ISAR成像平面上的二本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种空间目标姿态反演方法，其特征在于，包括：获取空间目标对应ISAR图像的主轴向量；生成粒子群中每一个粒子分别对应的参数向量；所述参数向量为预设姿态角参数构成的向量；针对每一个粒子，计算该粒子对应的参数向量在ISAR成像平面上的二维投影向量；并根据该粒子的二维投影向量和所述主轴向量，构建该粒子的代价函数；根据粒子群优化算法以及每一个粒子的代价函数，对每一个粒子的参数向量进行循环更新，直到达到预先设定的循环跳出条件时，结束所述循环更新；根据所述粒子群每一个粒子当前更新后的参数向量，确定所述空间目标的姿态角。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述生成粒子群中每一个粒子分别对应的参数向量，包括：确定预设姿态角参数中方位角对应的变化范围和俯仰角对应的变化范围；针对每一个粒子生成对应的随机值；针对每一个粒子，根据所述方位角对应的变化范围及该粒子对应的随机值计算得到该粒子对应方位角的初始值，以及根据所述俯仰角对应的变化范围以及该粒子对应的随机值计算得到该粒子对应俯仰角的初始值。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算该粒子对应的参数向量在ISAR成像平面上的二维投影向量，包括：获取由轨道坐标系转换为地心固定坐标系的第一转换矩阵；获取由地心固定坐标系转换为雷达北天东坐标系的第二转换矩阵；获取由雷达北天东坐标系转换为雷达测量坐标系的第三转换矩阵；确定所述空间目标的主轴长度；根据所述第一转换矩阵、所述第二转换矩阵、所述第三转换矩阵、所述主轴长度和该粒子对应的参数向量，计算得到该粒子的二维投影向量。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述计算得到该粒子的二维投影向量，包括：利用如下公式计算该粒子的二维投影向量：粒子的二维投影向量：其中，R
OC
为由轨道坐标系转换为雷达测量坐标系的转换矩阵，R
OD
为所述第一转换矩阵，R
DR
为所述第二转换矩阵，R
RC
为所述第三转换矩阵，R
OC
(11)、R
OC
(12)、R
OC
(13)、R
OC
(21)、R
OC
(22)、R
OC
(23)、R
OC
(31)、R
OC
(32)、R
OC
(33)分别为所述第一转换矩阵、所述第二转换矩阵和所述第三转换矩阵相乘后对应的矩阵参数值，l为所述主轴长度，α、β分别为该粒子对应参数向量中的俯仰角、方位角，为该粒子的二维投影向量。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据该粒子的二维投影向量和所述主轴向量，构建该粒子的代价函数，包括：第i个粒子的代价函数如下：其中，Cost
i
为第i个粒子的代价函数值，K
i
为第i个粒子的二维投影向量，K...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯雪健，霍超颖，邓浩川，韦笑，殷红成，
申请(专利权)人：北京环境特性研究所，
类型：发明
国别省市：