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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