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第1章 无源定位的基本原理1

1.1 空间定位的原理1

1.2 定位误差的度量5

1.3 无源探测定位问题9

1.3.1 无源探测定位技术9

1.3.2 无源探测系统可能获得的观测量11

1.3.3 无源系统可能的定位体制17

1.4 利用DOA及TOA测量的单站无源测距定位技术21

1.4.1 实现单站无源定位的一种思路21

1.4.2 利用DOA及TOA测量定位的数学推导26

1.4.3 定位跟踪算法29

第2章 基于运动学原理的单站无源测距定位技术41

2.1 质点运动学原理41

2.1.1 质点运动学的基本原理41

2.1.2 不同坐标系内质点的速度和加速度45

2.1.3 运动学对提取目标运动距离矢量的启示48

2.2 两种基本的无源测距方法52

2.2.1 切向运动测距的几何解说53

2.2.2 径向运动测距的几何解说54

2.3 由测量参数导出的测距方法57

2.3.1 目标斜距矢量上的径向加速度57

2.3.2 径向加速度的另一表达式59

2.3.3 无源测距公式60

2.3.4 获得未知的相对运动加速度信息的一点思考64

第3章 利用切向运动测距定位的技术65

3.1 利用角变化率对固定目标的二维测距定位方法65

3.1.1 方向及方向变化率的二维测距65

3.1.2 用角速度测距时的定位误差分布66

3.2 用相位差变化率对固定目标测距定位方法73

3.2.1 干涉仪的角度变化率倍增作用73

3.2.2 相位差变化率测距公式及定位公式74

3.2.3 相位差变化率测距时的误差分析74

3.2.4 相对测距误差分布图77

3.2.5 多次测量时的统计处理78

3.3 利用角变化率对固定目标的三维测距定位方法87

3.3.1 三维测距公式87

3.3.2 单次测距误差分析87

3.3.3 单次测距定位仿真89

3.3.4 多次观测定位模型91

3.3.5 多次观测定位计算机仿真98

3.4 利用相位差变化率对运动辐射源的二维定位跟踪103

3.4.1 运动观测站对运动辐射源无源定位跟踪的可观测性103

3.4.2 观测站载机注入机动的形式107

3.4.3 利用相位差变化率无源定位跟踪的非线性滤波算法108

3.4.4 计算机仿真及结果115

3.4.5 利用相位差变化率二维无源跟踪的性能分析116

3.5 估计目标速度矢量的定位跟踪方法121

3.5.1 估计目标速度矢量的定位原理121

3.5.2 利用时域和空域信息估计目标运动速度123

3.5.3 对目标定位跟踪127

3.5.4 估计目标速度矢量定位算法的定位误差分析127

3.6 估计目标速度矢量的定位跟踪算法仿真与结果分析129

3.6.1 利用时域和空域参数的多测量子集定位仿真130

3.6.2 递推滤波的定位算法仿真和性能分析131

3.6.3 估计目标速度矢量的定位算法仿真和性能分析134

第4章 利用径向运动测距定位的技术137

4.1 单次测距定位原理137

4.1.1 对静止目标的测距原理137

4.1.2 对匀速运动目标的测距原理139

4.1.3 测距误差分析141

4.2 多次定位的模型和方法144

4.2.1 坐标系选择144

4.2.2 各种运动状态下的跟踪模型145

4.2.3 跟踪模型的统计特性150

4.2.4 跟踪精度理论分析154

4.2.5 几种多次定位方法及仿真157

4.3 基于观测域滤波的目标跟踪算法167

4.3.1 观测域滤波的原理167

4.3.2 利用角度和径向加速度的跟踪算法170

4.3.3 滤波器的初始化173

4.4 数值仿真试验174

4.4.1 二维目标的跟踪仿真试验174

4.4.2 三维目标的跟踪仿真试验177

4.4.3 增加角速度观测的算法仿真179

第5章 目标非线性跟踪滤波算法及比较181

5.1 非线性滤波方法的分类及特点181

5.2 最优滤波估计及其性能的度量183

5.2.1 最优滤波估计183

5.2.2 定位效率检验185

5.3 无源定位中的跟踪滤波算法186

5.3.1 伪线性估计方法186

5.3.2 扩展卡尔曼滤波方法187

5.3.3 迭代扩展卡尔曼滤波方法188

5.3.4 UKF跟踪滤波算法188

5.3.5 MGEKF滤波方法192

5.3.6 RVEKF滤波方法195

5.3.7 修正协方差的扩展卡尔曼滤波方法196

5.3.8 修正极坐标的扩展卡尔曼滤波器198

5.3.9 粒子滤波199

5.4 跟踪滤波算法的仿真比较200

5.4.1 利用角度及其变化率对三维匀速运动目标跟踪定位举例200

5.4.2 利用角度及其变化率对三维固定目标定位举例203

5.4.3 利用离心加速度信息对二维运动目标跟踪定位举例204

第6章 基于质点运动学的单站无源定位可观测性分析206

6.1 引言206

6.2 利用角度及其变化率参数的可观测性分析207

6.2.1 非线性系统的可观测分析方法207

6.2.2 对匀速运动目标定位的可观测性理论分析208

6.2.3 对匀速运动目标定位可观测性仿真分析211

6.2.4 对多项式机动模型目标定位可观测性理论分析212

6.2.5 对多项式机动模型目标的不可观测特例仿真分析217

6.3 利用加速度信息的定位可观测性220

6.3.1 匀速运动目标的可观测性220

6.3.2 对于机动目标的二维可观测分析220

6.4 时空参数测量定位时可观测性分析224

6.4.1 时空参数对匀速运动目标二维定位可观测性分析224

6.4.2 时空参数对机动运动目标二维定位可观测性分析231

6.4.3 时空参数对匀速运动目标的三维定位可观测性分析234

第7章 基于质点运动学的单站无源定位参数测量技术239

7.1 角度和角速度参数的测量技术239

7.1.1 旋转扫描测角方法239

7.1.2 单脉冲跟踪测角方法241

7.1.3 干涉仪测量角度及角速度方法241

7.1.4 三种体制测量角变化率比较245

7.2 径向加速度参数的测量技术248

7.2.1 径向加速度参数的测量251

7.2.2 信号相位参数的估计及其精度分析257

7.2.3 正弦信号中径向加速度参数的估计264

7.2.4 相位调制信号中径向加速度参数的估计272

7.2.5 径向加速度测量的结论281

7.3 时域参数的测量技术282

7.3.1 脉冲到达时间测量282

7.3.2 脉冲到达时间差估计290

7.3.3 脉冲重复周期估计294

7.4 观测器位置和姿态参数的测量303

7.5 观测器载体姿态运动下的测量参数稳定问题303

7.5.1 坐标系及坐标变换304

7.5.2 机动载体干涉仪测向定位中相位差变化率的获取309

第8章 目标机动下的跟踪滤波方法312

8.1 目标可能出现的典型机动形式312

8.2 机动目标运动模型314

8.2.1 离散匀速模型314

8.2.2 离散匀加速模型314

8.2.3 Singer模型315

8.2.4 转弯模型317

8.3 基于机动检测的自适应滤波方法319

8.3.1 多级噪声自适应法319

8.3.2 变维滤波法320

8.4 无源跟踪机动目标的交互式多模型算法321

8.5 机动目标单站无源定位仿真举例324

8.5.1 三种目标运动模型的比较324

8.5.2 不同机动跟踪算法的仿真比较327

8.6 基于UT变换的机动目标交互多模跟踪算法330

8.6.1 基于Sigma点滤波的机动目标IMM跟踪算法330

8.6.2 机动目标单站无源定位仿真分析333

8.7 逼近最优模型预测的多模型算法342

8.7.1 多模型逼近最优一步预测342

8.7.2 逼近最优模型预测的机动跟踪算法345

8.7.3 仿真分析347

第9章 单站无源测距定位技术及系统的仿真354

9.1 仿真技术的作用354

9.2 角度及其变化率无源跟踪定位的光学半实物仿真355

9.2.1 仿真试验目的及缩比原理355

9.2.2 半实物仿真试验结构357

9.2.3 试验步骤和流程358

9.2.4 试验数据处理和计算方法359

9.2.5 实际试验数据和数据处理365

9.3 注入式频率变化率定位半实物仿真试验报告371

9.3.1 试验结构框图371

9.3.2 试验场景设计372

9.3.3 使用的仪器372

9.3.4 仿真步骤372

9.3.5 仿真算法说明373

9.3.6 对连续波信号的仿真试验结果374

9.3.7 进一步的注入式仿真试验结果377

第10章 单站无源定位的外场模拟试验380

10.1 外场缩比试验原理380

10.2 陆基单站无源定位地面试验382

10.2.1 试验结构382

10.2.2 试验方法及步骤387

10.2.3 试验数据处理结果391

10.2.4 地面试验结论399

10.3 陆基单站无源定位地对空外场试验400

10.3.1 试验目的400

10.3.2 试验系统结构401

10.3.3 试验条件407

第11章 单站无源探测定位系统的设计考虑414

11.1 三种实现无源测距的定位技术414

11.2 四种单站无源探测定位系统体制416

11.3 无源雷达与有源雷达的对比418

11.4 无源雷达的目标辐射源及其特性421

11.4.1 空基目标辐射源421

11.4.2 陆基／海基辐射源426

11.5 无源探测定位系统的探测距离及定位跟踪距离429

11.5.1 无源探测的探测距离430

11.5.2 有源雷达及无源雷达探测距离的比较431

11.5.3 无源探测定位系统的定位距离433

11.5.4 利用接收信号的信噪比粗略估计目标距离434

11.5.5 视线距离的影响435

11.6 无源雷达的探测和定位空域435

11.6.1 两种测距方法及其定位空域分析436

11.6.2 无源雷达的探测和定位空域438

11.7 无源探测定位系统对目标的作战使用过程439

11.8 单站无源雷达对空作战的接敌模式441

11.8.1 迎面并行拦截441

11.8.2 侧向并行拦截442

11.8.3 接敌的反应时间计算举例443

11.9 无源雷达接敌过程中的S/N分析445

11.9.1 旁瓣侦测时接收单个脉冲的S/N445

11.9.2 接敌过程中S/N预计列表445

11.10 主瓣远距搜索模式446

11.10.1 截获概率和截获时间447

11.10.2 预侦时间内可能的操作448

11.10.3 预侦到起始SOPLAT的转换448

11.10.4 接敌方式449

11.11 无源测距定位技术体制的可能组合450

11.12 无源探测定位系统的性能设计举例451

11.12.1 设计的主要内容451

11.12.2 陆基地对空火控用无源探测定位演示系统设计考虑的环境452

11.12.3 无源系统战术技术性能考虑455

11.12.4 无源系统的构成设计456

附录1 测量方程一的误差矩阵推导458

附录2 测量方程三的误差矩阵推导461

附录3 扩展卡尔曼滤波算法的实现流程图465

附录4 修正增益扩展卡尔曼滤波算法实现流程图466

附录5 迭代的扩展卡尔曼滤波算法实现流程图467

附录6 修正协方差的扩展卡尔曼滤波算法实现流程图468

参考文献469