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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CRLB66

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CRLB87

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CRLB180

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