系统工程与电子技术 ›› 2023, Vol. 45 ›› Issue (8): 2438-2445.doi: 10.12305/j.issn.1001-506X.2023.08.17

• 传感器与信号处理 • 上一篇    下一篇

序列ISAR像复杂结构航天器在轨姿态估计

寇鹏1,2, 刘永祥1,*, 张弛1, 李玮杰1, 张双辉1, 霍凯1   

  1. 1. 国防科技大学电子科学学院, 湖南 长沙 410073
    2. 西安卫星测控中心, 陕西 西安 710600
  • 收稿日期:2021-12-13 出版日期:2023-07-25 发布日期:2023-08-03
  • 通讯作者: 刘永祥
  • 作者简介:寇鹏(1981—), 男, 高级工程师, 博士研究生, 主要研究方向为空间目标探测与识别
    刘永祥(1977—), 男, 教授, 博士, 主要研究方向为雷达信号处理、目标识别
    张弛(1995—), 男, 博士研究生, 主要研究为雷达成像与信号处理
    李玮杰(1998—), 男, 博士研究生, 主要研究方向为机器学习、雷达信号处理
    张双辉(1988—), 男, 副教授, 博士, 主要研究方向为雷达智能信号处理、目标识别
    霍凯(1984—), 男, 副教授, 博士, 主要研究方向为雷达系统与信号处理
  • 基金资助:
    国家自然科学基金(61921001);国家自然科学基金(61801484)

Attitude estimation of spacecraft in orbit with complex structure based on sequential ISAR images

Peng KOU1,2, Yongxiang LIU1,*, Chi ZHANG1, Weijie LI1, Shuanghui ZHANG1, Kai HUO1   

  1. 1. School of Electronic Science, University of Defense Science and Technology, Changsha 410073, China
    2. Xi'an Satellite Control Center, Xi'an 710600, China
  • Received:2021-12-13 Online:2023-07-25 Published:2023-08-03
  • Contact: Yongxiang LIU

摘要:

针对“中国空间站”等复杂结构航天器在轨姿态估计误差精度优化的问题,提出了一种基于多线性结构特征优化选择的姿态估计方法。首先采用奇异值分解方法获取ISAR等效成像平面的空间位置,然后通过Unet3+神经网络分割出航天器的典型部件,进而获取各部件的线性结构,最后建立优化函数求解航天器在轨姿态角。仿真和实测实验结果表明,相比现有方法,所提方法能够实现结构特征的自动提取并有效减少姿态估计误差。

关键词: 逆合成孔径雷达, 姿态估计, 成像平面, 部件分割

Abstract:

Aiming at the problem of in orbit attitude estimation error accuracy optimization of complex structure spacecraft such as 'China Space Station', an attitude estimation method based on multi-linear structure feature optimization selection is proposed. Firstly, the spatial position of the equivalent imaging plane is obtained by singular value decomposition (SVD). Then the typical components of the spacecraft are segmented by Unet3+ neural network, so the linear structure of each component is obtained. Finally, the attitude of the spacecraft in orbit is solved by an optimal estimation problem. Simulation and experimental results show that compared with the existing methods, the proposed method can realize the automatic extraction of structural features and effectively reduce the attitude estimation error.

Key words: inverse synthetic aperture radar (ISAR), attitude estimation, imaging plane, component segmentation

中图分类号: