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/N 445
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