光学-雷达联合观测下的空间目标信息处理方法和系统技术方案

本申请涉及一种光学

【技术实现步骤摘要】
光学
‑
雷达联合观测下的空间目标信息处理方法和系统


[0001]本申请涉及空间探测
，特别是涉及一种光学
‑
雷达联合观测下的空间目标信息处理方法和系统。

技术介绍

[0002]随着人类进入太空、利用空间能力的不断增强，空间探测计划对国家战略利益的影响日渐突出，其在科学研究中具有不可估量的潜力和价值。空间目标作为空间探测的主要对象，其数量惊人，且运行状态错综复杂，掌握目标的飞行姿态、运行轨道、三维结构等信息，是进行空间科学探索、规避空间撞击事故等行为的基础工作。
[0003]空间目标的观测主要采用地基雷达观测和地基光学观测两种方式。地基雷达观测向目标发射电磁波并接收返回信号，属于主动探测，其探测能力与作用距离的四次方成反比，主要作用于近地轨道空间。地基光学观测属于被动观测，探测能力与距离的平方成反比，具有更好的跟踪能力。当前，如何利用光学高分辨图像和逆合成孔径雷达(InverseSyntheticApertureRadar，简称ISAR)图像，来精确掌握空间目标的结构、姿态及指向等信息，已经成为越来越重要的研究方向。
[0004]在同站点地基光学
‑
雷达设备对空间目标联合成像观测时，尽管处于相同观测视角下，但由于成像机理的不同，目标在两类图像上被投影为不同形态。其中光学成像过程主要发生仿射投影变换，目标表面反射的光线在光学成像平面留下二维的目标影像；而雷达系统仅记录一维的目标斜距历史，另一维度的目标信息则通过对相干积累时段内的目标斜距历史进行频谱分析得到。
[0005]相关技术在对空间目标信息分析的过程中，由于空间目标ISAR成像信号处理方法与ISAR图像信息解译缺乏关联研究，导致雷达ISAR图像当前信息解译方法的适用性无从验证，也就难以闭环验证当前ISAR成像信号处理结果的可靠性。由于ISAR成像信号处理方法的改进方向缺少可靠依据，也就难以实现ISAR成像信号处理调整和升级，无法提升ISAR高分辨成像性能。
[0006]针对相关技术中，雷达ISAR图像当前信息解译方法的适用性无从验证的问题，尚未提出有效的解决方案。

技术实现思路

[0007]本申请实施例提供了一种光学
‑
雷达联合观测下的空间目标信息处理方法和系统，以至少解决相关技术中雷达ISAR图像当前信息解译方法的适用性无从验证的问题。
[0008]第一方面，本申请实施例提供了一种光学
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雷达联合观测下的空间目标信息处理方法，所述方法包括：
[0009]获取空间目标的光学图像序列和雷达图像序列；
[0010]根据光学图像序列进行所述空间目标的三维重构，得到第一重构结果；根据雷达图像序列进行所述空间目标的三维重构，得到第二重构结果；
[0011]以所述第一重构结果作为真值，确定所述第二重构结果与所述真值的比对结果；基于所述比对结果，确定雷达ISAR图像的当前信息解译方法是否适用。
[0012]在其中一些实施例中，所述获取空间目标的光学图像序列和雷达图像序列，过程包括：
[0013]构建所述空间目标的三维结构模型；基于所述三维结构模型，使用光学仿真软件和雷达仿真软件，模拟相同成像中心时刻、相同观测视角的图像序列，得到所述光学图像序列、所述雷达图像序列。
[0014]在其中一些实施例中，所述获取空间目标的光学图像序列和雷达图像序列之后，所述空间目标三维重构之前，所述方法包括：
[0015]以摄像机为基准建立空间目标仿真成像观测模型，确定空间目标的直线特征参数；确定所述空间目标的典型特征的三维姿态和真实长度。
[0016]在其中一些实施例中，所述空间目标的典型特征的三维姿态的确定过程包括：
[0017]根据空间目标的典型特征的两对平行边，确定每条直线特征与光心唯一确定的平面在摄像机坐标系的空间平面；
[0018]利用面面交会测量方法确定空间直线，根据所述空间直线确定所述典型特征的中轴线在摄像机坐标系下的三维姿态指向。
[0019]在其中一些实施例中，所述典型特征的真实长度的确定过程包括：
[0020]基于所述空间目标的三维结构模型，使用光学仿真软件确定所述空间目标的光学图像和测角信息，使用雷达仿真软件确定所述空间目标的测距信息；
[0021]确定空间目标典型部件的直线特征在图像上的投影物理长度；根据所述直线特征的姿态参数和所述投影物理长度，确定所述直线特征的真实长度。
[0022]在其中一些实施例中，在所述雷达ISAR图像的当前信息解译方法适用的情况下，所述空间目标三维重构之后，所述方法包括：
[0023]根据所述空间目标的重构结果，以及所述空间目标的典型特征的三维姿态，确定所述空间目标主体指向的三维姿态。
[0024]在其中一些实施例中，所述空间目标为卫星，所述卫星的典型特征为太阳能帆板。
[0025]第二方面，本申请实施例提供了一种光学
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雷达联合观测下的空间目标信息处理系统，所述系统包括：
[0026]获取模块，用于获取空间目标的光学图像序列和雷达图像序列；
[0027]重构模块，用于根据光学图像序列进行所述空间目标的三维重构，得到第一重构结果；根据雷达图像序列进行所述空间目标的三维重构，得到第二重构结果；
[0028]校验模块，用于以所述第一重构结果作为真值，确定所述第二重构结果与所述真值的比对结果；基于所述比对结果，确定雷达ISAR图像的当前信息解译方法是否适用。
[0029]第三方面，本申请实施例提供了一种电子装置，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行所述光学
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雷达联合观测下的空间目标信息处理方法。
[0030]第四方面，本申请实施例提供了一种存储介质，所述存储介质中存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被设置为运行时执行所述光学
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雷达联合观测下的空间目标信息处理方法。
[0031]相比于相关技术中，雷达ISAR图像当前信息解译方法的适用性无从验证的问题，本申请实施例通过依据光学图像序列进行空间目标结构的三维重构，利用不同时刻所采集的图像，通过时间域的扩张实现空间域信息的重构，由于光学成像机理物理意义明确，重构后的结果作为真值；再依据雷达图像序列进行空间目标结构的三维重构，重构后的结果与真值进行比对，验证雷达ISAR图像当前信息解译方法的适用性，解决了雷达ISAR图像当前信息解译方法的适用性无从验证的问题，提升了ISAR成像信号处理结果的可靠性，并且由于引入了具体验证方式，可以引领ISAR成像信号处理不断朝验证结果较好的方向升级改进。
附图说明
[0032]此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
[0033]图1是根据本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光学
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雷达联合观测下的空间目标信息处理方法，其特征在于，所述方法包括：获取空间目标的光学图像序列和雷达图像序列；根据光学图像序列进行所述空间目标的三维重构，得到第一重构结果；根据雷达图像序列进行所述空间目标的三维重构，得到第二重构结果；以所述第一重构结果作为真值，确定所述第二重构结果与所述真值的比对结果；基于所述比对结果，确定雷达ISAR图像的当前信息解译方法是否适用。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取空间目标的光学图像序列和雷达图像序列，过程包括：构建所述空间目标的三维结构模型；基于所述三维结构模型，使用光学仿真软件和雷达仿真软件，模拟相同成像中心时刻、相同观测视角的图像序列，得到所述光学图像序列、所述雷达图像序列。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取空间目标的光学图像序列和雷达图像序列之后，所述空间目标三维重构之前，所述方法包括：以摄像机为基准建立空间目标仿真成像观测模型，确定空间目标的直线特征参数；确定所述空间目标的典型特征的三维姿态和真实长度。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述空间目标的典型特征的三维姿态的确定过程包括：根据空间目标的典型特征的两对平行边，确定每条直线特征与光心唯一确定的平面在摄像机坐标系的空间平面；利用面面交会测量方法确定空间直线，根据所述空间直线确定所述典型特征的中轴线在摄像机坐标系下的三维姿态指向。5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述典型特征的真实长度的确定过程包括：基于所述空间目标的三维结构模型，使用光学仿真软件确定所述空间目标的光学图像和测角信息，使用雷达仿真...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨其利，张佳文，王宁，刘丹，
申请(专利权)人：平湖空间感知实验室科技有限公司，
类型：发明
国别省市：