基于多假设跟踪的散射点关联和三维重构方法

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1、2016年6月第42卷第6期北京航空航天大学学报JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsJune2016V01．42No．6http：f{bhxb．buaa．edu．cnjbuaa@buaa．edu．cnDOI：10．13700／j．bh．1001—5965．2015．0380基于多假设跟踪的散射点关联和三维重构方法毕严先，魏少明，王俊4，张耀天，孙忠胜，袁常顺(北京航空航天大学电子信息工程学院，北京100083)摘要：针对雷达目标在未知

2、视角下一维散射中心关联存在的问题，提出了一种基于散射强度信息辅助的多假设跟踪(MHT)散射点关联方法，采用散射点幅度信息辅助实现对目标散射点的有效关联，对关联后的数据采用序贯因式分解的方法实现了目标的三维重构。仿真实验表明，该方法简单、成像效果稳定，通过对关联过程中的假设更新和管理可有效剔除目标运动过程中产生的虚假散射点，适用于目标在多个姿态下多个散射点的关联和三维重构，具有较高的鲁棒性。关键词：三维重构；散射点关联；强度信息；多假设跟踪(MHT)；序贯因式分解中图分类号：TN957．52文献标识码：A文

3、章编号：1001—5965(2016)06-1219-09传统雷达成像技术包括目标的一维高分辨率距离像(HighResolutionRangeProfile，HRRP)和二维的合成孔径雷达(SyntheticApertureRadar，SAR)成像和逆合成孔径雷达(InverseSyntheticApertureRadar，ISAR)成像。11。雷达目标在高频区散射特性表现为由多个孤立散射中心组成，雷达系统发射大带宽的电磁信号可以获得目标不同姿态下各散射点的HRRP序列，SAR／ISAR雷达利用目标相对于

4、雷达运动可获得目标距离一多普勒的二维图像旧。1，但是这2种成像方法收集的目标信息还不够全面。随着雷达技术的发展，雷达三维成像技术可以获得更可靠、更丰富的目标特征，是复杂目标探测、识别的重要手段‘4。。现有的散射中心提取技术中，采用多传感器实现对目标的多角度观测，通过多天线的干涉技术提取出目标的散射点三维位置信息"1，但这种方法对收发天线的位置需要严格配置，实际实现起来复杂，还需要解决图像定标、相位解缠绕等难点问题∞】。文献[4，7]利用2部雷达获得目标在不同视角下的回波信号，基于目标自旋时各散射中心的微多

5、普勒特征信息实现多部雷达间回波数据的多散射中心关联，获得了自旋目标的三维图像。采用单传感器的雷达三维重构技术中，如文献[8]对自旋和进动目标进行散射点三维信息提取，文献[9]对转台目标进行三维重构，这类方法均是目标相对于雷达运动信息已知情况下的三维重构，无法适用于实际情况中目标运动未知的三维重构。文献[10]从单部雷达获得的ISAR序列中提取目标散射中心二维位置，然后采用卡尔曼滤波和最近邻数据关联准则实现不同姿态下二维散射中心关联，完成目标三维坐标数据提取。由于散射中心在雷达视线上几何投影得到的一维信息提

6、取方法已经成熟，利用多个不同姿态下的一维散射中心距离数据进行关联后完成目标的三维重构是一种有效可行的方法，得到了广泛应用¨1

7、，但是由于实际中目标的三维运动，散射中心在不同雷达视角下投影位置会发生变化，不同散射中心运动轨迹会发生重叠或遮挡等情况，因收稿日期：2015-06—10；录用日期：2015·10-23；网络出版时间：2016-02-1516：30网络出版地址：WWW．enki．net／kcms／detail／11．2625．V．20160215．1630．001．html基金项目：国家自然科学基金

8、(6117112，61201318，61501012)}通讯作者：Tel．：010—82339474E—mail：wangjun@ce．buaa．edu．cn引用格式：毕严先，魏少明，王傻，等．基于多假设跟踪的散射点关联和三维重榜方法ⅣJ．北京航空航天大学学报，2016，42(6)：1219．1227．BIYX，WEISM，WANGJ，eta1．Newmethodofscatterersassociationand3Dreconstructionbasedonmulti·hypothesistrackin

9、g[JJ．JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics，2016，42(6)：1219-1227(inChinese)·1220北京航空航天大学学报此目标散射中心的正确关联是从目标散射中心数据得到目标三维成像的关键步骤。现有的实现目标散射中心关联的方法可以分为2类：第1类是基于已知姿态下投影的几何约束方法。文献[12—13]分别利用Hough变换和广义Radon变