基于跟踪信息的ISAR成像时间段选择方法与流程

技术特征：

1.一种基于跟踪信息的ISAR成像时间段选择方法，包括如下步骤：

(1)获得目标的三维坐标：

对逆合成孔径雷达ISAR接收到的跟踪信息进行坐标变换处理，得到目标的三维坐标；

(2)按照下式，对目标的三维坐标进行速度求解处理，得到每一时刻的三维速度；

$v_{x_i}=\frac{x_i-x_{i-1}}{T}$

$v_{y_i}=\frac{y_i-y_{i-1}}{T}$

$v_{z_i}=\frac{z_i-z_{i-1}}{T}$

其中，分别表示目标的三维坐标系中的x轴、y轴、z轴方向第i时刻的速度，x_i-1、y_i-1、z_i-1分别表示目标的三维坐标系中的x轴、y轴、z轴方向第i-1时刻与雷达的距离，T表示i时刻与i+1时刻的时间间隔；

(3)对目标的三维速度进行卡尔曼滤波：

对每一时刻的目标的三维速度进行卡尔曼滤波，得到每一时刻目标姿态角的估计值；

(4)选取时间窗的窗长：

根据先验知识，选取对目标姿态角筛选的时间窗的窗长；

(5)对目标姿态角进行筛选：

(5a)从目标姿态角所对应的起始时刻开始，按照线性拟合公式，对时间窗窗内的目标姿态角进行线性拟合，得到线性拟合后的目标姿态角；

(5b)按照相关系数公式，计算时间窗窗内线性拟合后的目标姿态角与原目标姿态角相关系数，得到相关系数1；

(5c)选取目标姿态角相关系数的门限：

根据先验知识，选取目标姿态角的相关系数筛选的门限值；

(5d)比较门限与窗内线性拟合后的目标姿态角与原目标姿态角的相关系数，记录大于门限的窗内目标姿态角对应的时间段；

(6)选择目标成像时间段：

(6a)固定大于门限的窗内目标姿态角对应的时间段的终止时刻不变，将起始时刻减小一个采样间隔的长度作为时间段的新的起始时刻，得到更新后的时间段；

(6b)利用线性拟合公式,对更新后的时间段对应的目标姿态角进行线性拟合，得到线性拟合后的目标姿态角；

(6c)按照相关系数公式,计算线性拟合后的目标姿态角与线性拟合前的目标姿态角的相关系数，得到相关系数2；

(6d)判断相关系数2与相关系数1的比值是否小于0.995，若是，则记录目标姿态角对应的时间段后，执行步骤(6e)，否则，执行步骤(6a)；

(6e)固定大于门限的窗内目标姿态角对应的时间段的起始时刻不变，将终止时刻减小一个采样间隔的长度作为时间段的新的终止时刻，得到更新后的时间段；

(6f)利用线性拟合公式，对更新后的时间段对应的目标姿态角进行线性拟合，得到线性拟合后的目标姿态角；

(6g)按照相关系数公式,计算线性拟合后的目标姿态角与线性拟合前的目标姿态角的相关系数，得到相关系数3；

(6h)判断相关系数3与相关系数1的比值是否小于0.995，若是，执行步骤(7)，否则，执行步骤(6e)；

(7)获得滑动后的时间窗：

以时间窗窗长的一半为步长，滑动时间窗，得到滑动后的时间窗；

(8)判断滑动后的时间窗窗内目标姿态角对应的时刻是否等于接收数据的终止时刻，若是，则执行步骤(9),否则，执行步骤(5)；

(9)确定最优成像时间段：

将相关系数3与相关系数1的比值小于0.995对应的时间段，作为最优成像时间段。

2.根据权利要求1所述的基于跟踪信息的ISAR成像时间段选择方法，其特征在于，步骤(1)中所述的坐标变换处理是按照以下公式完成的：

x_l＝R_j·cosβ_j

y_l＝R_j·cosβ_j·sinα_j

z_l＝R_j·sinβ_j

其中，α_j、β_j、R_j分别表示第j时刻在雷达坐标系中目标的方位角、俯仰角、距离，x_l、y_l、z_l表示l时刻目标的三维坐标。

3.根据权利要求1所述的基于跟踪信息的ISAR成像时间段选择方法，其特征在于，步骤(5a)、步骤(6b)、步骤(6f)中所述的线性拟合公式如下：

$\mathrm{\α}\left(t_1\right)=\underset{n=0}{\overset{1}{\Σ}}{{\mathrm{at}}_1}^n+\mathrm{\δ}$

$\mathrm{\β}\left(t_2\right)=\underset{n=0}{\overset{1}{\Σ}}{{\mathrm{at}}_2}^n,s.t.\arg min\left|\right|\mathrm{\α}\left(t_1\right)-\underset{n=0}{\overset{1}{\Σ}}{{\mathrm{at}}_1}^n|{|}_2$

其中，α(t₁)表示t₁时刻线性拟合前的目标姿态角，∑表示求和操作，n表示线性拟合的阶数，a表示线性拟合后的直线系数，δ表示线性拟合后的直线与线性拟合前姿态角的误差值，β(t₂)表示线性拟合后t₂时刻的目标姿态角，其中，t₁＝t₂，s.t.表示约束操作，argmin表示求最小值操作，||·||₂表示2范数操作。

4.根据权利要求1所述的基于跟踪信息的ISAR成像时间段选择方法，其特征在于，步骤(5b)、步骤(6c)、步骤(6g)中所述相关系数公式的如下：

$R_{\mathrm{\τ}}=\frac{\underset{k_1,k_2=1}{\overset{N}{\Σ}}\left(\mathrm{\α}\right(k_1)-{\mathrm{\α}}_{ave})\·\left(\mathrm{\β}\right(k_2)-{\mathrm{\β}}_{ave})}{\sqrt{\underset{k_1=1}{\overset{N}{\Σ}}{\left(\mathrm{\α}\right(k_1)-{\mathrm{\α}}_{ave})}^2\·\underset{k_2=1}{\overset{N}{\Σ}}{\left(\mathrm{\β}\right(k_2)-{\mathrm{\β}}_{ave})}^2}}$

其中，R_τ表示相关系数，∑表示求和操作，N表示目标姿态角对应的时间序列的长度，α(k₁)表示k₁时刻线性拟合前的目标姿态角，α_ave表示线性拟合前的目标姿态角的均值，β(k₂)表示线性拟合后k₂时刻的目标姿态角，其中，k₁＝k₂，β_ave表示线性拟合后的目标姿态角的均值。