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第1章 双基程差定位方程的线性解 1

1.1 引言 1

1.2 一维双基直线阵的线性解 2

1.3 相邻基线不相等时的误差特性 3

1.3.1 概述 3

1.3.2 相对测距误差 4

1.3.3 测向误差 6

1.3.4 小结 6

1.4 二维平面上的解析算法 7

1.4.1 概述 7

1.4.2 几何模型 7

1.4.3 定解方程 7

1.4.4 退化验证 9

1.4.5 模拟验证 10

1.4.6 小结 10

1.5 单基中点测向 11

1.5.1 概述 11

1.5.2 近似简化法 11

1.5.3 几何投影法 13

1.5.4 测向误差 15

1.5.5 小结 18

1.6 相邻程差之间的等差关系 18

1.6.1 概述 18

1.6.2 等差特性的推证 19

1.6.3 公差的几何图解 19

1.6.4 小结 20

参考文献 20

第2章 运动参数的无模糊相差测量 22

2.1 引言 22

2.2 基本的相频函数关系 22

2.2.1 相差定位方程 22

2.2.2 单基相差测向 23

2.2.3 相移变化率 23

2.2.4 频移的相差检测 24

2.3 相差变化率的无模糊测量 24

2.3.1 概述 24

2.3.2 相差变化率的多通道相差检测 25

2.3.3 单位长度上的程差差分函数 25

2.3.4 小结 28

2.4 相对角速度 28

2.4.1 概述 28

2.4.2 基本解 29

2.4.3 模拟计算 29

2.4.4 误差分析 30

2.4.5 小结 31

2.5 径向加速度 32

2.5.1 概述 32

2.5.2 基本解 32

2.5.3 检测精度的估计 34

2.5.4 小结 34

2.6 多普勒频率变化率 35

2.6.1 概述 35

2.6.2 基本解 36

2.6.3 相对计算误差 36

2.6.4 误差分析 36

2.6.5 小结 38

2.7 时差变化率 38

2.7.1 概述 38

2.7.2 时差的相差检测 38

2.7.3 时差变化率的相差检测 39

2.7.4 测量精度 39

2.7.5 小结 40

2.8 结语 41

参考文献 41

第3章 无模糊相差定位 43

3.1 引言 43

3.2 虚拟短基线的无模糊测向 43

3.2.1 概述 43

3.2.2 阵列的构造 44

3.2.3 虚拟测向式 45

3.2.4 相位跳变 45

3.2.5 跳变的修正 45

3.2.6 相对计算误差 46

3.2.7 小结 48

3.3 波长整周数差值的测量误差对测向精度的影响 49

3.3.1 概述 49

3.3.2 波长整周数的相差检测 49

3.3.3 均方根测量误差 50

3.3.4 对单基线测向的影响 50

3.3.5 小结 51

3.4 基于无模糊相差变化率的测向法 51

3.4.1 概述 51

3.4.2 归一化处理 51

3.4.3 正交相差测向阵 52

3.4.4 基于相差变化率的正交无模糊测向 53

3.4.5 小结 55

3.5 综合使用测向与测相差的单站定位方法 55

3.5.1 概述 55

3.5.2 基于相差变化率的测距式 56

3.5.3 与双基测距解的等价证明 56

3.5.4 波长整周数差值对相差定位精度的影响 57

3.5.5 无模糊测距 58

3.5.6 误差分析 59

3.5.7 小结 59

参考文献 60

第4章 单基站无源定位 61

4.1 引言 61

4.2 固定单站纯方位目标运动参数的解析方法 62

4.2.1 概述 62

4.2.2 自时差测量方程 63

4.2.3 移动距离与观测时差的比值 64

4.2.4 目标的前置角和航向角 65

4.2.5 一次迭代解 66

4.2.6 运动参数 68

4.2.7 小结 71

4.3 基于方位和频差测量的固定单站无源定位法 71

4.3.1 概述 71

4.3.2 基于方位测量的频差比值方程 72

4.3.3 航向角 73

4.3.4 运动速度 74

4.3.5 相对距离 74

4.3.6 小结 75

4.4 单基站多普勒直接测距 76

4.4.1 概述 76

4.4.2 基本公式 76

4.4.3 简化形式 78

4.4.4 小结 79

4.5 航天器运行速度的单站多普勒测算方法 79

4.5.1 概述 79

4.5.2 测量模型 79

4.5.3 公式推导 80

4.5.4 测频误差分析 82

4.5.5 小结 85

4.6 基于等距测量对匀速直线目标航向的纯方位估计 85

4.6.1 概述 85

4.6.2 纯几何解算 85

4.6.3 航向角的判别与前置角的计算 87

4.6.4 模拟验证 88

4.6.5 误差分析 88

4.6.6 小结 89

参考文献 89

第5章 多站定位 91

5.1 引言 91

5.2 双站时差定位 92

5.2.1 概述 92

5.2.2 基本原理 92

5.2.3 测向偏差的补偿 93

5.2.4 最小二乘解 94

5.2.5 程差的测量误差 95

5.2.6 偏差的变动特性 95

5.2.7 测距解及相对测距误差 96

5.2.8 小结 97

5.3 双星时差定位 98

5.3.1 概述 98

5.3.2 平面近似 99

5.3.3 对地交会角 99

5.3.4 径向距离 100

5.3.5 定位误差 100

5.3.6 小结 103

5.4 对匀扫波束雷达的三站时差定位 103

5.4.1 概述 103

5.4.2 目标距离的推证 104

5.4.3 误差分析 105

5.4.4 小结 109

5.5 高阶测向交叉定位法 109

5.5.1 概述 109

5.5.2 变量变换 109

5.5.3 降阶演绎 110

5.5.4 布局的演化 110

5.5.5 误差分析 110

5.5.6 小结 112

5.6 双站测向系统基线长度的虚拟扩展 112

5.6.1 概述 112

5.6.2 仅基于角度的虚拟扩展 113

5.6.3 一次虚拟扩展 115

5.6.4 二次虚拟扩展 119

5.6.5 小结 122

5.7 短距双站在远距基准点上对目标的观测 122

5.7.1 概述 122

5.7.2 短距双站的测距解 123

5.7.3 基于地图基准的定位公式 124

5.7.4 误差分析 124

5.7.5 小结 126

参考文献 127

第6章 机载单站无源定位 129

6.1 引言 129

6.2 机载频移测距的严格解 130

6.2.1 概述 130

6.2.2 基于多普勒变化率的测距式 130

6.2.3 基于角度变化率的测距式 131

6.2.4 变量变换 132

6.2.5 初步的简化分析 133

6.2.6 相对计算误差 134

6.2.7 误差分析 135

6.2.8 长基线应用 137

6.2.9 小结 137

6.3 机载长基线多普勒—相位差测向法 139

6.3.1 概述 139

6.3.2 相位干涉基本原理 139

6.3.3 径向距离的整周数解 140

6.3.4 多普勒—相差测向公式 142

6.3.5 小结 142

6.4 正交频差测向法 142

6.4.1 概述 142

6.4.2 基本布阵模型 143

6.4.3 相对方位角 143

6.4.4 模拟验证 144

6.4.5 误差分析 144

6.4.6 小结 147

6.5 借助正交测向法测算信号波长的方法 147

6.5.1 概述 147

6.5.2 波长解析式 147

6.5.3 模拟验证 148

6.5.4 测量误差分析 149

6.5.5 小结 151

6.6 辐射源信号波长的多点测频计算 151

6.6.1 概述 151

6.6.2 波长解析式 152

6.6.3 模拟计算 153

6.6.4 小结 153

6.7 基于短基线三元直线阵列的多普勒导航测速方法 154

6.7.1 概述 154

6.7.2 速度解析式 154

6.7.3 模拟计算 155

6.7.4 小结 156

参考文献 157

第7章 双机协同无源定位 160

7.1 引言 160

7.2 仅基于角度测量的双机不同向无源测距公式 161

7.2.1 平面几何解 161

7.2.2 模拟验证 163

7.2.3 误差分析 164

7.2.4 小结 167

7.3 同向、同速但不同线的双机多普勒测距解 167

7.3.1 概述 167

7.3.2 双机测距式 167

7.3.3 误差分析 169

7.3.4 小结 171

7.4 TDOA-FDOA的线性解析方法 171

7.4.1 概述 171

7.4.2 频移的时差检测 171

7.4.3 与频移无关的测距式 172

7.4.4 误差分析 172

7.4.5 拓展证明——多站时差定位解 174

7.4.6 小结 174

7.5 一种借助时差和角度变换的双机时差定位法 175

7.5.1 概述 175

7.5.2 定位算法的推证 175

7.5.3 定位误差 177

7.5.4 小结 181

7.6 一种借助高度的双机时差定位法 181

7.6.1 概述 181

7.6.2 借助高度的时差测距 182

7.6.3 端点测距精度 183

7.6.4 小结 184

7.7 机动目标速度的双机测量 184

7.7.1 概述 184

7.7.2 现有的方法 185

7.7.3 基本模型 186

7.7.4 目标的瞬时方向角和前置角 187

7.7.5 目标的运动速度和加速度 188

7.7.6 速度矢量的模拟验证 189

7.7.7 小结 190

7.8 利用位置未知外辐射源实现双站无源定位的方法 190

7.8.1 概述 190

7.8.2 T-R双基站的解析算法 191

7.8.3 最小差值匹配法 192

7.8.4 双重测向法 193

7.8.5 小结 195

参考文献 195

主要符号表 198