基本介紹
內容簡介,目錄,
內容簡介
無線電測向與目標定位是無線電監測的重要內容，是對無線電信號進行分選和識別的重要依據。本書系統地介紹了無線電測向定位中的相關理論與方法，分為基礎篇、測向方法篇、定位方法篇3大部分，總計9章。
內容主要包括：緒論，數學預備知識，測向天線陣列信號模型及其基本特性簡介，傳統無線電測向理論與方法，超解析度測向理論與方法，基於測向信息的靜止目標定位理論與方法，基於測向信息的運動目標跟蹤理論與方法，基於陣列信號數據域的目標位置直接估計理論與方法。從本書的使用範疇來看，本書既可以作為高等院校通信與電子工程、信號與信息處理、控制科學與工程等專業的高年級本科生或研究生教材，也可以作為從事通信、雷達、電子、航空航天等領域的科學工作者和工程技術人員自學或研究的參考資料。
目錄
第1章 緒論 1
1.1 無線電測向定位基本原理簡介 1
1.2 無線電測向定位方法簡介 3
1.2.1 無線電測向方法簡介 3
1.2.2 基於測向信息的目標定位方法簡介 4
1.2.3 基於信號數據域的目標位置直接估計方法簡介 5
1.3 無線電測向系統的基本組成及其技術指標 5
1.3.1 無線電測向系統的基本組成 6
1.3.2 無線電測向系統的技術指標 7
1.4 全書結構和內容安排 8
參考文獻 10
第2章 數學預備知識 13
2.1 矩陣理論中的若干預備知識 13
2.1.1 矩陣求逆計算公式 13
2.1.2 半正定矩陣和正定矩陣的若干性質 15
2.1.3 三種矩陣分解 16
2.1.4 Moore-Penrose廣義逆矩陣和正交投影矩陣 20
2.1.5 矩陣Hadamard積和Kronecker積 24
2.2 多維函式分析和最佳化理論中的若干預備知識 27
2.2.1 多維（標量）函式的梯度向量和Hessian矩陣 27
2.2.2 無約束最佳化問題的最優性條件及其數值最佳化算法 28
2.2.3 多維（向量）函式的Jacobi矩陣和Taylor級數展開 31
2.3 統計信號處理中的若干預備知識 32
2.3.1 未知參量估計方差的克拉美羅界 33
2.3.2 最大似然估計及其漸近統計最優性分析 39
2.3.3 加權最小二乘估計及其與最大似然估計的等價性 41
2.4 線性離散和連續時間系統中的若干預備知識 42
2.4.1 線性離散時間隨機系統的卡爾曼濾波算法 42
2.4.2 線性連續時間系統的可觀測性分析 45
參考文獻 46
附錄A 第2章所涉及的複雜數學推導 47
附錄A1 證明式（2.154） 47
附錄A2 證明式（2.158） 48
附錄A3 證明式（2.161） 48
附錄A4 證明式（2.167） 50
第3章 測向天線陣列信號模型及其基本特性簡介 51
3.1 測向天線陣列及其接收信號的相關假設 51
3.2 測向天線陣列接收信號模型 52
3.3 幾種特殊陣型的陣列流形回響 53
3.3.1 均勻線陣 53
3.3.2 均勻圓陣 54
3.3.3 均勻L陣 54
3.3.4 均勻矩形陣 55
3.4 陣列方向圖 55
3.4.1 均勻線陣方向圖及其基本特性 56
3.4.2 均勻圓陣方向圖及其基本特性 59
3.4.3 均勻矩形陣方向圖及其基本特性 64
3.5 陣列波束寬度和角度解析度 70
3.5.1 陣列波束寬度 70
3.5.2 角度解析度 71
參考文獻 72
第4章 傳統無線電測向理論與方法 73
4.1 基於艾德考克天線陣的測向方法 73
4.1.1 基於艾德考克天線陣的模擬測向原理 73
4.1.2 瓦特森—瓦特測向法的數字實現原理 78
4.2 基於烏蘭韋伯爾天線陣的測向方法 85
4.2.1 均勻線陣和/差方向圖的特性 86
4.2.2 基於烏蘭韋伯爾天線陣的測向原理 88
4.2.3 數值實驗 90
4.3 基於數字波束形成的測向方法 93
4.3.1 延時—相加法 93
4.3.2 Capon最小方差法 94
4.3.3 數值實驗 96
4.4 相位干涉儀測向方法 100
4.4.1 一維相位干涉儀測向原理 100
4.4.2 二維相位干涉儀測向原理 101
4.4.3 相位干涉儀的模糊解分析 106
4.4.4 相位干涉儀的解模糊方法 108
4.5 相關干涉儀測向方法 114
4.5.1 相關干涉儀測向的基本原理 115
4.5.2 相關干涉儀測向方法中的插值運算 115
4.5.3 數值實驗 116
參考文獻 118
第5章 超解析度測向理論與方法Ⅰ——基礎篇 119
5.1 陣列信號模型與方位估計方差的克拉美羅界 119
5.1.1 陣列信號模型 119
5.1.2 方位估計方差的克拉美羅界 120
5.2 多重信號分類算法的基本原理及其理論性能分析 128
5.2.1 多重信號分類算法的基本原理 128
5.2.2 多重信號分類算法的若干推廣形式 130
5.2.3 多重信號分類算法的理論性能分析 131
5.2.4 數值實驗 137
5.3 最大似然估計算法的基本原理及其理論性能分析 144
5.3.1 未知確定型信號模型下的最大似然估計算法及其理論性能分析 145
5.3.2 復高斯隨機型信號模型下的最大似然估計算法及其理論性能分析 150
5.4 子空間擬合估計算法的基本原理及其理論性能分析 152
5.4.1 信號子空間擬合估計準則和算法 153
5.4.2 噪聲子空間擬合的最佳化準則和算法 154
5.4.3 子空間擬合估計算法的理論性能分析 155
5.4.4 數值實驗 158
5.5 基於旋轉不變技術的測向算法的基本原理及其理論性能分析 159
5.5.1 基於旋轉不變技術的測向算法的基本原理 159
5.5.2 LS-ESPRIT算法 161
5.5.3 TLS-ESPRIT算法 161
5.5.4 基於旋轉不變技術的測向算法的理論性能分析 162
5.5.5 數值實驗 166
參考文獻 169
附錄B 第5章所涉及的複雜數學推導 170
附錄B1 證明式（5.50）中的兩個等式成立 170
附錄B2 證明式（5.53） 172
附錄B3 證明式（5.114） 172
附錄B4 證明式（5.152）和式（5.154） 173
附錄B5 證明式（5.158） 174
附錄B6 證明式（5.171） 175
附錄B7 證明式（5.206） 175
附錄B8 證明式（5.208） 177
第6章 超解析度測向理論與方法Ⅱ——推廣篇 178
6.1 相干信號方位估計方法 179
6.1.1 相干信號的基本概念及其對超解析度測向算法的影響 179
6.1.2 空間平滑預處理技術 180
6.2 信號二維到達角度估計方法 185
6.2.1 基於多重信號分類算法的二維到達角度估計方法 185
6.2.2 基於ESPRIT算法的二維到達角度估計方法 189
6.3 乘性陣列誤差存在條件下的信號方位估計方法 202
6.3.1 乘性陣列誤差存在條件下的陣列信號模型 203
6.3.2 乘性陣列誤差參數和信號方位聯合估計方差的克拉美羅界 203
6.3.3 乘性陣列誤差參數和信號方位聯合估計方法 204
6.3.4 數值實驗 206
6.4 聯合信號復包絡先驗信息的方位估計方法 208
6.4.1 信號復包絡已知條件下的方位估計方法 209
6.4.2 利用信號復包絡恆模信息的方位估計方法 214
參考文獻 220
附錄C 第6章所涉及的複雜數學推導 221
附錄C1 證明式（6.122）中的兩個等式 221
附錄C2 證明式（6.130）和式（6.131） 223
附錄C3 證明式（6.162）至式（6.164） 225
附錄C4 證明式（6.188）至式（6.190） 227
第7章 基於測向信息的靜止目標定位理論與方法 229
7.1 基於電離層反射的單站定位理論與方法 229
7.1.1 不考慮地球曲率影響的近距離單站定位 229
7.1.2 考慮地球曲率影響的遠距離單站定位 231
7.1.3 單站定位中的誤差分析 232
7.2 雙站二維交匯定位理論與方法 233
7.2.1 雙站二維交匯定位基本原理 233
7.2.2 定位誤差分析 234
7.2.3 數值實驗 236
7.3 多站（多於兩站）交匯定位理論與方法 238
7.3.1 定位觀測模型和目標位置估計方差的克拉美羅界 238
7.3.2 定位誤差橢圓機率，誤差橢圓面積與誤差機率圓環 241
7.3.3 三種目標位置解算方法及其理論性能分析 247
7.3.4 數值實驗 254
參考文獻 256
附錄D 第7章所涉及的數學推導 256
附錄D1 證明式（7.56） 256
附錄D2 矩陣 的表達式 257
第8章 基於測向信息的運動目標跟蹤理論與方法 259
8.1 基於測向信息的運動目標可觀測性分析 259
8.1.1 靜止單站對勻速直線運動目標的可觀測性分析 259
8.1.2 勻速直線運動單站對勻速直線運動目標的可觀測性分析 261
8.1.3 勻加速直線運動單站對勻速直線運動目標的可觀測性分析 263
8.1.4 靜止多站對勻速直線運動目標的可觀測性分析 267
8.2 基於單站測向信息的運動目標跟蹤方法 269
8.2.1 目標運動模型和觀測模型 269
8.2.2 目標運動狀態向量估計的克拉美羅界 270
8.2.3 擴展卡爾曼濾波算法和偽線性卡爾曼濾波算法 271
8.2.4 無跡卡爾曼濾波算法 275
8.3 基於多站測向信息的漸近無偏跟蹤方法 278
8.3.1 目標運動模型和觀測模型 278
8.3.2 參數估計方差的克拉美羅界 279
8.3.3 漸近無偏跟蹤方法 280
8.3.4 序貫漸近無偏跟蹤方法 285
參考文獻 288
附錄E 第8章所涉及的複雜數學推導 289
附錄E1 證明式（8.6） 289
附錄E2 證明式（8.10） 290
附錄E3 證明式（8.23） 290
附錄E4 證明式（8.59） 291
附錄E5 證明式（8.62） 292
附錄E6 292
附錄E7 294
第9章 基於陣列信號數據域的目標位置直接估計理論與方法 296
9.1 基於單個可移動陣列的信號數據域目標位置直接估計方法 296
9.1.1 陣列信號模型 297
9.1.2 目標位置估計方差的克拉美羅界 298
9.1.3 兩種目標位置直接估計算法 301
9.1.4 數值實驗 304
9.2 基於多個靜止陣列的信號數據域目標位置直接估計方法 306
9.2.1 陣列信號模型 307
9.2.2 目標位置估計方差的克拉美羅界 308
9.2.3 兩種目標位置直接估計算法 312
9.2.4 數值實驗 314
參考文獻 318
