雷達數據處理及套用（第四版）

內容簡介

本書是關於雷達數據處理理論及套用的一部專著，是作者們在前三版的基礎上結合近十年來**研究成果進行了修訂、擴充和完善，是國內外該領域近年來研究進展和自身研究成果的總結，全書總刪減、新增、擴展和調整內容約53%，本書共殼定捉由21章組成，主要內容有：雷達數據處理概述，參數估計，線性濾波方法，非線性濾波方法，量測數據預處理技術，多目標跟蹤中的航跡起始，多目標數據互聯算法，多目標智慧型跟蹤方法，中斷航跡接續關聯方法，機動目標跟蹤算譽您訂榆法，群目標跟蹤算法，空間多目標跟蹤與軌跡預報，多目標跟蹤終結理論與航跡管理，蒸鑽希紙無源雷達數據處理，脈衝都卜勒雷達數據處理，相控陣雷達數據處理，雷達組網誤差配準算法，雷達組網數據處理，雷達數據處理性能評估，雷達數據處理的實際套用，以及關於雷達數據處理理論的回顧、建議與展望。

圖書目錄

第1章概述 1

1．1 雷達數據處理的目的和意義 1

1．2 雷碑慨達數據處理中的基本概念 1

1．3 雷達數據處理器的設計要求 8

1．4 雷達數據處理器的主要技術

指標及評估 10

1．5 雷達數據處理技術研究歷史

與現狀 11

1．6 本書的範圍和概貌 13

參考文獻 18

第2章參數估計 22

2．1 引言 22

2．2 參數估計的概念 22

2．2．1 參數估計定義 22

2．2．2 參數估計準則 24

2．3 四種基本參數估計方法 24

2．4 估計性質 32

2．5 靜態向量情況下的參數估計 35

2．6 小結 39

參考文獻 39

第3章線性濾波方法 41

3．1 引言 41

3．2 卡爾曼濾波 41

3．2．1 系統模型 41

3．2．2 濾波模型 46

3．2．3 卡爾曼濾波的初始化 49

3．2．4 卡爾曼濾波算法套用舉例 51

3．2．5 卡爾曼濾波套用中應注意

的一些問題 53

3．3 穩態卡爾曼濾波 54

3．3．1 濾波器穩定的數學定義和

判斷方法 54

3．3．2 隨機線性系統的可控制性

和可觀測性 54

3．3．3 穩態卡爾曼濾波 55

3．4 常增益濾波 56

3．4．1 ?-? 濾波 57

3．4．2 自適應?-? 濾波 59

3．4．3 ?-? 濾波算法套用舉例 59

3．4．4 ?-?-? 濾波 61

3．4．5 自適應?-?-? 濾波 61

3．4．6 線性濾波器性能比較 62

3．5 Sage-Husa自適應卡爾曼濾波 62

3．6 H∞卡爾曼濾波 63

3．7 變分貝葉斯濾波 64

3．8 狀態估計的一致性檢驗 65

3．8．1 狀態估計誤差一致性檢驗 65

3．8．2 新息的一致性檢驗 65

3．8．3 新息的抹整循白色檢驗 66

3．8．4 濾波器一致性檢驗套用

舉例 66

3．9 小結 67

參考紋再料文獻 67

第4章非線性濾波方法 70

4．1 引言 70

4．2 擴展卡爾曼濾波 70

4．2．1 系統模型 70

4．2．2 濾波模型 71

4．2．3 線性化EKF濾波的誤差

補償 73

4．2．4 EKF套用舉例 74

4．2．5 EKF套用中應注意的問題 77

4．3 不敏卡爾曼濾波 77

4．3．1 不敏變換 78

4．3．2 濾波模型 78

4．3．3 仿真分析 79

4．4 粒子濾波 82

4．4．1 濾波模型 82

4．4．2 EKF、UKF、PF濾波算法

性能分析 84

4．5 平滑變結構濾波 86

4．6 小結 88

參考文獻 89

第5章量測數據預處理技術 92

5．1 引言 92

5．2 時間配準 92

5．3 空間配準 94

5．3．1 坐標系 94

5．3．2 坐標變換 97

5．3．3 常用坐標系間的變換

關係 99

5．3．4 常用坐標系中的跟蹤

問題 103

5．3．5 跟蹤坐標系與濾波狀態

變數選擇 110

5．4 野值剔除 110

5．4．1 野值的定義、成因及

分類 111

5．4．2 野值的判別方法 112

5．5 雷達誤差標校 112

5．6 數據壓縮 113

5．6．1 單雷達數據壓縮 113

5．6．2 多雷達數據壓縮 114

5．7 小結 116

參考文獻 117

第6章多目標跟蹤中的航跡起始 119

6．1 引言 119

6．2 航跡起始波門的形狀和尺寸 119

6．2．1 環形波門 120

6．2．2 橢圓（球）波門 120

6．2．3 矩形波門 121

6．2．4 扇形波門膠紙主 122

6．3 航跡起始算法 122

6．3．1 直觀法 122

6．3．2 邏輯法 123

6．3．3 修正的邏輯法 124

6．3．4 Hough變換法 125

6．3．5 修正的Hough變換法 127

6．3．6 基於Hough變換和邏輯的

航跡起始算法 128

6．3．7 基於速度約束的改進Hough

變換航跡起始算法 128

6．3．8 基於聚類和Hough變換的編

隊目標航跡起始算法 129

6．3．9 被動雷達航跡起始算法 131

6．4 航跡起始算法綜合分析 132

6．5 航跡起始中的有關問題

討論 135

6．6 小結 135

參考文獻 136

第7章多目標數據互聯算法 138

7．1 引言 138

7．2 聯合極大似然算法 138

7．2．1 基本原理 138

7．2．2 套用舉例 140

7．3 最近鄰算法 142

7．3．1 最近鄰算法 142

7．3．2 機率最近鄰算法 142

7．3．3 性能分析 143

7．4 機率數據互聯（PDA）

算法 144

7．4．1 狀態更新與協方差更新 144

7．4．2 互聯機率計算 146

7．4．3 修正的PDAF算法 148

7．4．4 性能分析 149

7．5 綜合機率數據互聯算法

（IPDA） 152

7．5．1 航跡存在性判斷 152

7．5．2 數據互聯 154

7．6 聯合機率數據互聯算法

（JPDA） 154

7．6．1 JPDA算法的基本模型 154

7．6．2 聯合事件機率的計算 158

7．6．3 狀態估計協方差的計算 160

7．6．4 簡化的JPDA算法模型 162

7．6．5 性能分析 164

7．7 全鄰模糊聚類數據互聯

算法 165

7．7．1 確認矩陣的建立 165

7．7．2 有效回波機率計算 166

7．7．3 性能分析 169

7．8 最優貝葉斯算法 170

7．8．1 最優貝葉斯算法模型 170

7．8．2 算法的次優實現 171

7．9 多假設跟蹤算法 172

7．9．1 假設的產生 172

7．9．2 機率計算 172

7．10 性能分析 174

7．11 小結 175

參考文獻 175

第8章多目標智慧型跟蹤方法 178

8．1 引言 178

8．2 航跡智慧型預測技術 178

8．2．1 模型研究 179

8．2．2 典型方法 182

8．2．3 實驗驗證 182

8．3 點航智慧型關聯技術 189

8．3．1 模型研究 189

8．3．2 實驗驗證 192

8．4 航跡智慧型濾波技術 197

8．4．1 問題描述 197

8．4．2 端到端學習的可行性分析 198

8．4．3 循環卡爾曼神經網路模型 201

8．4．4 RKNN網路訓練 203

8．4．5 RKNN網路測試與仿真

驗證 205

8．5 小結 210

參考文獻 210

第9章中斷航跡接續關聯方法 213

9．1 引言 213

9．2 問題描述 213

9．3 傳統方法 214

9．3．1 互動式多模型（IMM）中斷

航跡接續關聯算法 214

9．3．2 多假設運動模型中斷航跡接

續關聯算法 215

9．3．3 模糊航跡相似性度量 217

9．4 神經網路智慧型方法 219

9．4．1 判別式中斷航跡接續關聯

方法 219

9．4．2 生成式中斷航跡接續關聯方法 223

9．4．3 圖表示中斷航跡接續關聯

方法 227

9．4．4 仿真分析 231

9．5 小結 236

參考文獻 236

第10章機動目標跟蹤算法 240

10．1 引言 240

10．2 目標典型機動形式 241

10．3 具有機動檢測的跟蹤算法 243

10．3．1 可調白噪聲模型 243

10．3．2 變維濾波算法 244

10．3．3 輸入估計算法 245

10．4 自適應跟蹤算法 247

10．4．1 修正的輸入估計算法 247

10．4．2 Singer模型跟蹤算法 249

10．4．3 當前統計模型算法 252

10．4．4 Jerk模型跟蹤算法 253

10．4．5 多模型算法 255

10．4．6 互動式多模型算法 256

10．5 機動目標跟蹤算法性能

比較 259

10．5．1 仿真環境 260

10．5．2 結果分析 261

10．6 小結 265

參考文獻 266

第11章群目標跟蹤算法 269

11．1 引言 269

11．2 群定義與群分割 269

11．2．1 群定義 269

11．2．2 群分割 270

11．3 中心類群航跡起始 272

11．3．1 群互聯 272

11．3．2 群速度估計 273

11．4 群目標灰色精細航跡

起始 276

11．4．1 群的預分割和預互聯 277

11．4．2 群內目標灰色精細

互聯 277

11．4．3 群內航跡的確認 280

11．4．4 群目標狀態矩陣的建立 281

11．4．5 算法仿真驗證與分析 281

11．4．6 討論 287

11．5 中心類群目標跟蹤 288

11．5．1 群航跡起始、確認和

撤銷 289

11．5．2 群航跡更新 289

11．5．3 相關問題的實現 291

11．6 編隊群目標跟蹤 292

11．6．1 編隊群目標跟蹤概述 292

11．6．2 編隊群目標跟蹤邏輯

描述 295

11．7 群目標跟蹤性能分析 296

11．7．1 仿真環境 296

11．7．2 仿真結果分析 297

11．8 小結 299

參考文獻 300

第12章空間多目標跟蹤與軌跡

預報 303

12．1 引言 303

12．2 空間目標系統模型 303

12．2．1 基於空間動力學方程約束

的狀態方程 304

12．2．2 量測方程 305

12．3 空間多目標數據互聯 306

12．4 動力學方程約束的空間目標

跟蹤 308

12．5 空間目標軌跡預報 310

12．5．1 軌跡預報初值點獲取 310

12．5．2 ECI坐標系下歐拉方程

外推預報 311

12．5．3 龍格-庫塔積分預報法 312

12．6 仿真分析 313

12．6．1 仿真環境 313

12．6．2 空間多目標跟蹤結果

分析 313

12．6．3 空間目標軌跡預報結果

分析 315

12．7 小結 316

參考文獻 317

第13章多目標跟蹤終結理論與航跡

管理 320

13．1 引言 320

13．2 多目標跟蹤終結理論 320

13．2．1 序列機率比檢驗（SPRT）

算法 320

13．2．2 跟蹤波門方法 321

13．2．3 代價函式法 322

13．2．4 Bayes算法 323

13．2．5 全鄰Bayes算法 324

13．2．6 算法性能分析 324

13．3 航跡管理 326

13．3．1 航跡號管理 326

13．3．2 航跡質量管理 328

13．3．3 信息融合系統中的航跡

檔案管理 333

13．4 小結 334

參考文獻 335

第14章無源雷達數據處理 337

14．1 引言 337

14．2 有源與無源雷達比較分析 337

14．3 單站無源定位與跟蹤 339

14．3．1 相位變化率法 340

14．3．2 都卜勒變化率和方位聯合

定位 341

14．3．3 都卜勒變化率和方位、俯

仰聯合定位 342

14．3．4 基於修正極坐標的被動

跟蹤 343

14．3．5 基於多模型的被動跟蹤 347

14．3．6 性能分析 350

14．4 多站無源定位與跟蹤 351

14．4．1 純方位無源定位 351

14．4．2 時差無源定位 353

14．4．3 掃描輻射源的時差無源

定位與跟蹤 356

14．5 無源雷達的最優布站 365

14．5．1 定位模糊橢圓面積 366

14．5．2 利用拉格朗日乘子法求

解條件極值 367

14．5．3 定位模糊橢圓面積最小準

則下的最優布站 372

14．6 無源雷達屬性數據關聯 373

14．7 小結 374

參考文獻 374

第15章脈衝都卜勒雷達數據

處理 377

15．1 引言 377

15．2 PD雷達系統概述 377

15．2．1 PD雷達的特點 377

15．2．2 PD雷達跟蹤系統 378

15．3 PD雷達跟蹤的典型算法 379

15．3．1 最佳距離-速度互耦跟蹤

算法 379

15．3．2 高重頻微弱目標跟蹤

算法 381

15．3．3 帶Doppler量測的濾波

算法 388

15．4 PD雷達數據處理算法性能

分析 394

15．4．1 高重頻微弱目標跟蹤算法

性能分析 394

15．4．2 帶Doppler量測的濾波算法

性能分析 397

15．5 PD雷達套用舉例 402

15．5．1 氣象PD雷達 402

15．5．2 機載火控雷達 403

15．5．3 機載預警雷達 403

15．5．4 陸/艦基防空雷達 404

15．6 小結 404

參考文獻 404

第16章相控陣雷達數據處理 407

16．1 引言 407

16．2 相控陣雷達的特點 407

16．3 相控陣雷達系統結構及工作

過程 408

16．3．1 相控陣雷達系統結構 408

16．3．2 相控陣雷達工作流程 409

16．4 相控陣雷達自適應採樣周期

目標跟蹤 410

16．4．1 自適應採樣周期常增益

濾波 411

16．4．2 自適應採樣周期互動多模型

濾波 412

16．4．3 預測協方差門限法 413

16．5 相控陣雷達實時任務調度

策略 414

16．5．1 調度的影響因素 414

16．5．2 模板調度策略 415

16．5．3 自適應調度策略 416

16．6 自適應採樣周期目標跟蹤

算法性能分析 418

16．6．1 仿真環境與參數設定 418

16．6．2 仿真結果與分析 420

16．6．3 比較與討論 421

16．7 小結 422

參考文獻 422

第17章雷達組網誤差配準算法 425

17．1 引言 425

17．2 系統誤差構成及影響 425

17．2．1 系統誤差構成 425

17．2．2 系統誤差影響 426

17．3 固定雷達誤差配準算法 428

17．3．1 已知目標位置誤差配準 428

17．3．2 實時質量控制（RTQC）

算法 429

17．3．3 最小二乘（LS）算法 431

17．3．4 廣義最小二乘（GLS）

算法 431

17．3．5 擴展廣義最小二乘（ECEF-

GLS）算法 433

17．3．6 仿真分析 436

17．4 機動雷達誤差配準算法 438

17．4．1 機動雷達系統建模

方法 439

17．4．2 目標位置已知的機動雷達

配準算法 441

17．4．3 機動雷達最大似然配準

（MLRM）算法 444

17．4．4 聯合擴維誤差配準（ASR）

算法 450

17．4．5 仿真分析 450

17．5 目標狀態抗差估計方法 453

17．5．1 系統描述 454

17．5．2 抗差估計 455

17．5．3 仿真實驗 457

17．6 小結 459

參考文獻 460

第18章雷達組網數據處理 462

18．1 引言 462

18．2 雷達網的設計與分析 462

18．2．1 雷達網性能評價指標 462

18．2．2 雷達網最佳化布站 464

18．2．3 從抗干擾原則出發進行

雷達布站仿真 468

18．2．4 雷達組網套用舉例 470

18．3 單基地雷達組網數據處理 475

18．3．1 單基地雷達組網數據處理

流程 475

18．3．2 單基地雷達組網的狀態

估計 476

18．4 雙基地雷達組網數據處理 478

18．4．1 雙基地雷達的基本定位

關係 478

18．4．2 雙基地雷達組合估計 480

18．4．3 雙基地雷達組合估計可行

性分析 481

18．4．4 雙基地MIMO雷達

技術 484

18．5 多基地雷達組網數據處理 485

18．5．1 多基地雷達數據處理

流程 485

18．5．2 多基地雷達數據處理

方法 486

18．6 雷達組網航跡關聯 487

18．6．1 經典航跡關聯方法 487

18．6．2 航跡抗差關聯方法 489

18．7 小結 490

參考文獻 490

第19章雷達數據處理性能評估 493

19．1 引言 493

19．2 有關名詞術語 493

19．3 數據關聯性能評估 495

19．3．1 平均航跡起始時間 495

19．3．2 航跡累積中斷次數 495

19．3．3 航跡關聯機率 496

19．3．4 航跡模糊度 496

19．4 跟蹤濾波性能評估 497

19．4．1 航跡精度 497

19．4．2 跟蹤機動目標能力 498

19．4．3 虛假航跡比例 498

19．4．4 發散度 499

19．4．5 有效性 500

19．5 雷達網數據融合性能評估 502

19．5．1 雷達覆蓋範圍重疊度 502

19．5．2 航跡容量 502

19．5．3 雷達網發現機率 502

19．5．4 雷達網回響時間 503

19．6 雷達數據處理算法的評估

方法 503

19．6．1 Monte Carlo方法 503

19．6．2 解析法 504

19．6．3 半實物仿真方法 504

19．6．4 試驗驗證法 505

19．7 小結 505

參考文獻 505

第20章雷達數據處理的實際

套用 507

20．1 引言 507

20．2 在船用導航雷達中的

套用 507

20．2．1 組成要求 507

20．2．2 處理過程 509

20．2．3 典型實例 513

20．3 在AIS和ADS-B系統中的

套用 515

20．3．1 AIS系統 515

20．3．2 ADS-B系統 516

20．3．3 處理過程 517

20．3．4 典型實例 520

20．4 在海上信息中心的套用 521

20．4．1 功能組成 522

20．4．2 處理過程 522

20．4．3 典型實例 524

20．5 在對空監視系統中的套用 526

20．5．1 處理結構 526

20．5．2 處理過程 527

20．5．4 演示驗證 528

20．6 小結 529

參考文獻 530

第21章回顧、建議與展望 532

21．1 引言 532

21．2 研究成果回顧 532

21．3 問題與建議 535

21．4 研究方向展望 537

參考文獻 539

英文縮略語 542

雷達數據處理及套用（第四版）

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