第1章 空间电子侦察定位技术概论 1
1.1引言 1
1.2空间电子侦察定位技术体制的分类 2
1.2.1对地面辐射源的定位 2
1.2.2对卫星辐射源的定位 6
1.2.3基于临近空间侦察平台的定位 7
1.3空间电子侦察系统结构 8
1.4空间电子侦察定位技术的发展概况 9
1.4.1美国电子侦察卫星发展概况 9
1.4.2俄罗斯电子侦察卫星发展概况 20
1.4.3法国电子侦察卫星发展概况 24
第2章 卫星轨道及定位基础知识 26
2.1卫星轨道及其分类 26
2.1.1开普勒定律 26
2.1.2卫星轨道分类 27
2.2卫星轨道参数及状态 30
2.2.1卫星轨道根数 30
2.2.2几种近地点角的定义及其相互关系 32
2.3坐标系的建立和相互转换 33
2.3.1常用的空间坐标系 33
2.3.2坐标系之间的相互转换 36
2.4地球球面模型 38
2.4.1正球面模型 38
2.4.2椭球面模型 38
2.5电子侦察卫星的覆盖范围 41
2.5.1覆盖范围的近似计算方法 41
2.5.2覆盖范围的计算举例 42
2.5.3侧向侦察覆盖范围 43
2.6几何定位的基本原理 44
2.6.1空间的定位面 44
2.6.2空间的定位线 44
2.7定位误差的度量指标 48
2.7.1定位误差的一般定义 48
2.7.2定位误差的分布 49
2.7.3定位误差的图形化表示 50
2.7.4球概率误差及圆概率误差 52
2.8定位的可观测性问题 53
第3章 基于测向的单星定位体制 55
3.1电子侦察的测向技术 55
3.1.1比幅测向技术 55
3.1.2干涉仪测向技术 57
3.1.3阵列测向技术 62
3.1.4其他测向技术 63
3.2单星3维单次瞬时测向定位 64
3.2.1测向瞬时定位模型 64
3.2.2测向定位解法 65
3.2.3测向定位误差CRLB 66
3.2.4测向定位误差的仿真分析 68
3.2.5测向定位误差的几何分布 69
3.3单星多次测角定位 70
3.3.1单星多次测角交叉定位方法 71
3.3.2单星多次定位平均滤波方法 72
3.3.3单星多次定位加权滤波方法 72
3.3.4单星对地仅测角定位仿真 73
3.4高轨卫星测向定位 77
3.4.1静止轨道卫星测向定位 77
3.4.2准静止轨道多次测向定位 79
第4章 基于时差测量的三星电子侦察定位体制 81
4.1基于正球面的三星时差定位算法 81
4.1.1三星时差定位解算方法 81
4.1.2多星时差定位方法 84
4.1.3多星时差定位误差的CRLB 87
4.1.4球面模型的密合误差 88
4.2基于WGS-84地球表面模型的三星时差定位算法 90
4.2.1解析计算方法 91
4.2.2球面迭代算法 94
4.2.3牛顿迭代方法 96
4.2.4 3种解法的性能比较 97
4.2.5高程输入定位算法 101
4.3定位的模糊问题和无解问题 102
4.3.1定位的模糊问题 102
4.3.2定位的无解问题 104
4.4三星时差定位的定位误差分析 106
4.4.1随机测量误差带来的定位误差分析 107
4.4.2高程假设引起的系统误差分析 109
4.4.3卫星星座构型变化对定位误差分布的影响 111
4.5三星时差定位的标校技术 113
4.5.1地面四站定位标校技术 113
4.5.2地面三站定位标校技术 118
第5章 基于时差／频差的双星电子侦察定位体制 122
5.1双星时差／频差的基本原理 122
5.1.1双星时差／频差定位原理分析 122
5.1.2双星时差／频差定位的系统结构 123
5.2低轨时差／频差定位的解算方法 124
5.2.1定位模型 124
5.2.2代数解析解算方法 126
5.2.3同轨近似解析方法 129
5.2.4定位模糊点的消除方法 132
5.3时差／频差定位误差分析 133
5.3.1定位误差分析方法 133
5.3.2低轨双星的单次定位误差分布 134
5.3.3同轨双星定位误差分布与参数关系 138
5.4高轨双星时差／频差定位 142
5.4.1同步轨道双星时差／频差定位原理 142
5.4.2基于参考站的定位求解方法 143
5.4.3多参考站的校正定位方法 146
5.4.4校正定位流程 152
5.5时差与频差测量方法 153
5.5.1基于互模糊函数的时差／频差联合估计方法 153
5.5.2时差／频差测量性能理论分析 154
5.5.3互模糊函数分段相干累加方法 155
5.5.4同时同频多信号分辨问题 159
第6章 基于运动学原理的单星定位体制 162
6.1基于运动学原理的单星定位模型 162
6.2单星单天线仅测频定位 163
6.2.1仅测频定位方法 163
6.2.2定位误差分析 164
6.2.3仅测频定位仿真计算 166
6.3单星单天线仅测频率变化率定位 167
6.3.1仅测频率变化率定位方法 167
6.3.2定位误差分析 169
6.3.3定位仿真计算 170
6.4单星单天线仅测信号到达时间定位 171
6.4.1仅测信号到达时间定位模型与方法 171
6.4.2定位误差分析 173
6.4.3定位仿真计算 176
6.5单星仅测干涉仪相位差变化率定位 177
6.5.1定位模型 177
6.5.2定位算法 178
6.5.3定位误差的CRLB 180
6.5.4定位误差的计算分析 181
第7章 临近空间平台的电子侦察定位 184
7.1临近空间平台定位概述 184
7.1.1临近空间平台概念 184
7.1.2临近空间平台定位问题 185
7.2多平台的测向交叉定位 185
7.2.1 2维测向交叉定位原理 185
7.2.2双站测向交叉定位误差分析 186
7.2.3最优布站方式 189
7.3多平台的时差定位 191
7.3.1多平台时差定位原理 191
7.3.2 2维时差定位算法 193
7.3.3辐射源高度假设的时差定位算法 195
7.3.4 3维时差定位算法 196
7.4单平台的定位方法 198
7.4.1定位测量模型 199
7.4.2 2维近似定位方法 200
7.4.3扩展卡尔曼定位算法 202
7.4.4定位仿真 202
第8章 单星对卫星仅测角被动定轨跟踪技术 205
8.1仅测角被动定轨跟踪的基本原理 205
8.2仅测角被动定轨跟踪模型与方法 206
8.2.1二体问题下的状态模型和测量模型 206
8.2.2二体问题下的扩展卡尔曼滤波方法 207
8.2.3考虑地球非球形摄动的状态模型和测量模型 210
8.2.4考虑地球非球形摄动的扩展卡尔曼滤波方法 211
8.3系统可观测度分析 213
8.3.1系统可观测度描述方法 213
8.3.2系统可观测度与状态方程相关影响因素的关系 214
8.3.3系统可观测度与测量方程相关影响因素的关系 215
8.4定位跟踪仿真及其分析 216
8.4.1二体问题下的仅测角被动定轨跟踪性能仿真 218
8.4.2考虑地球非球形摄动时的仅测角被动定轨跟踪性能仿真 224
第9章 单星对卫星基于角度和频率信息的定轨跟踪技术 230
9.1被动定轨跟踪的基本原理 230
9.2基于角度和频率信息的被动定轨跟踪模型与方法 230
9.2.1二体问题下的状态模型和测量模型 231
9.2.2二体问题下的扩展卡尔曼滤波方法 232
9.2.3考虑地球非球形摄动的状态模型和测量模型 235
9.2.4考虑地球非球形摄动的扩展卡尔曼滤波方法 236
9.3系统可观测度分析 237
9.3.1系统可观测度与状态方程相关影响因素的关系 237
9.3.2系统可观测度与测量方程相关影响因素的关系 239
9.4定位跟踪仿真及其分析 243
9.4.1二体问题下的被动定轨跟踪性能仿真 243
9.4.2考虑地球非球形摄动时的被动定轨跟踪性能仿真 253
第10章 单星对卫星仅测频被动定轨技术 261
10.1仅测多普勒频率被动定轨的基本原理和数学模型 262
10.1.1单星对卫星仅测多普勒频率被动定轨的基本原理 262
10.1.2二体问题下的系统模型 263
10.1.3考虑地球非球形摄动的系统模型 264
10.2基于PSO的单星对卫星仅测频被动定轨方法 266
10.2.1 PSO算法 266
10.2.2基于PSO算法的状态参数估计方法 268
10.3系统可观测度分析 268
10.4轨道参数估计误差CRLB分析 274
10.5定轨跟踪仿真及其分析 278
10.5.1二体问题下仅测频被动定轨方法的性能仿真 280
10.5.2摄动情况下仅测频被动定轨方法的性能仿真 289
第11章 空间电子侦察定位技术发展展望 292
附录 二体运动下卫星轨道根数、运动状态和坐标的转换 293
参考文献 296