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第1章 概述1

1.1 雷达数据处理的目的和意义1

1.2 雷达数据处理中的基本概念2

1.3 雷达数据处理器的设计要求和主要技术指标9

1.4 雷达数据处理技术研究的历史与现状11

1.5 本书的研究范围和概貌13

第2章 参数估计18

2.1 引言18

2.2 参数估计的概念18

2.3 四种基本参数估计方法20

2.4 估计性质28

2.5 静态向量情况下的参数估计31

2.6 小结35

第3章 线性滤波方法36

3.1 引言36

3.2 卡尔曼滤波器36

3.2.1 系统模型36

3.2.2 滤波模型42

3.2.3 卡尔曼滤波器的初始化44

3.2.4 卡尔曼滤波算法应用举例47

3.2.5 卡尔曼滤波器应用中应注意的一些问题49

3.3 稳态卡尔曼滤波器50

3.3.1 滤波器稳定的数学定义和判断方法50

3.3.2 随机线性系统的可控制性和可观测性51

3.3.3 稳态卡尔曼滤波52

3.4 常增益滤波器53

3.4.1 α-β滤波器54

3.4.2 自适应α-β滤波器55

3.4.3 α-β滤波算法应用举例56

3.4.4 α-β-γ滤波器57

3.4.5 自适应α-β-γ滤波器58

3.4.6 常增益滤波器与卡尔曼滤波等线性滤波器的性能比较58

3.5 状态估计的一致性检验59

3.5.1 状态估计误差的一致性检验60

3.5.2 新息的一致性检验60

3.5.3 新息的白度检验61

3.5.4 滤波器一致性检验的应用举例61

3.6 小结62

第4章 非线性滤波方法63

4.1 引言63

4.2 扩展卡尔曼滤波器63

4.2.1 滤波模型63

4.2.2 线性化EKF滤波的误差补偿66

4.2.3 扩展卡尔曼滤波器应用举例67

4.2.4 扩展卡尔曼滤波器应用中应注意的一些问题70

4.3 不敏卡尔曼滤波器71

4.3.1 不敏变换71

4.3.2 滤波模型72

4.3.3 仿真分析73

4.4 粒子滤波器76

4.4.1 滤波模型76

4.4.2 EKF、UKF、PF三种非线性滤波算法应用举例78

4.5 小结80

第5章 量测数据预处理技术82

5.1 引言82

5.2 时间配准82

5.3 空间配准84

5.3.1 坐标系84

5.3.2 坐标变换87

5.3.3 几种常用坐标系的变换关系89

5.3.4 几种常用坐标系中的跟踪问题92

5.3.5 跟踪坐标系与滤波状态变量选择99

5.4 野值剔除技术100

5.4.1 野值的定义、成因及分类100

5.4.2 野值的判别方法101

5.5 雷达误差标校技术102

5.6 数据压缩技术103

5.6.1 单雷达的数据压缩103

5.6.2 多雷达系统中的数据压缩105

5.7 小结107

第6章 多目标跟踪中的航迹起始108

6.1 引言108

6.2 航迹起始波门的形状和尺寸108

6.2.1 环形波门109

6.2.2 椭圆（球）波门109

6.2.3 矩形波门110

6.2.4 扇形波门111

6.3 航迹起始算法112

6.3.1 直观法112

6.3.2 逻辑法113

6.3.3 修正的逻辑法114

6.3.4 Hough变换法115

6.3.5 修正的Hough变换法117

6.3.6 基于Hough变换和逻辑的航迹起始算法118

6.3.7 基于聚类和Hough变换的编队目标航迹起始算法118

6.3.8 被动雷达航迹起始算法119

6.4 航迹起始算法的比较与分析121

6.5 航迹起始中的有关问题讨论124

6.6 小结125

第7章 极大似然类多目标数据互联方法126

7.1 引言126

7.2 航迹分叉法126

7.2.1 似然函数的计算127

7.2.2 门限设置128

7.2.3 改进的似然函数128

7.2.4 航迹分叉法的特点129

7.3 联合极大似然算法129

7.3.1 可行划分的建立130

7.3.2 递推的联合极大似然算法131

7.3.3 联合极大似然算法应用举例132

7.4 0-1整数规划法134

7.4.1 对数似然比的计算134

7.4.2 0-1线性整数规划135

7.4.3 递推的0-1整数规划法136

7.4.4 0-1整数规划法的用途137

7.5 广义相关法137

7.5.1 得分函数的建立137

7.5.2 广义相关法的应用139

7.6 几种极大似然类算法性能分析142

7.7 小结144

第8章 贝叶斯类多目标数据互联方法145

8.1 引言145

8.2 最近邻域法145

8.2.1 最近邻域标准滤波器145

8.2.2 概率最近邻域法146

8.3 概率数据互联算法（PDA）147

8.3.1 状态更新与协方差更新147

8.3.2 互联概率计算149

8.3.3 修正的PDAF算法151

8.3.4 性能分析152

8.4 综合概率数据互联算法（IPDA）155

8.4.1 航迹存在性判断155

8.4.2 数据互联157

8.5 联合概率数据互联算法（JPDA）157

8.5.1 JPDA算法的基本模型158

8.5.2 联合事件概率的计算162

8.5.3 状态估计协方差的计算163

8.5.4 简化的JPDA算法模型165

8.5.5 性能分析167

8.6 最优贝叶斯算法169

8.6.1 最优贝叶斯算法模型169

8.6.2 算法的次优实现170

8.7 多假设跟踪算法171

8.7.1 假设的产生171

8.7.2 概率计算172

8.7.3 假设的简化技巧172

8.8 性能分析173

8.9 小结174

第9章 机动目标跟踪176

9.1 引言176

9.2 具有机动检测的跟踪算法177

9.2.1 可调白噪声模型177

9.2.2 变维滤波算法178

9.2.3 输入估计算法180

9.3 自适应跟踪算法182

9.3.1 修正的输入估计算法182

9.3.2 Singer模型跟踪算法184

9.3.3 当前统计模型算法187

9.3.4 Jerk模型跟踪算法188

9.3.5 多模型算法190

9.3.6 交互式多模型算法191

9.4 机动目标跟踪算法性能比较193

9.4.1 仿真环境与参数设置194

9.4.2 仿真结果与分析195

9.5 小结201

第10章 群目标跟踪202

10.1 引言202

10.2 群航迹起始的基本方法202

10.2.1 群的定义202

10.2.2 群的分割203

10.2.3 群的互联205

10.2.4 群速度的估计206

10.3 群目标灰色精细航迹起始算法209

10.3.1 群的预分割和预互联210

10.3.2 基于量测相对位置矢量的群内目标灰色精细互联210

10.3.3 群内航迹的确认213

10.3.4 群目标状态矩阵的建立214

10.3.5 算法仿真验证与分析214

10.3.6 讨论221

10.4 中心群目标跟踪算法221

10.4.1 群航迹起始、确认和撤销223

10.4.2 航迹更新223

10.4.3 其他问题的实现225

10.5 编队群目标跟踪算法226

10.5.1 编队群目标跟踪算法概述226

10.5.2 编队群目标跟踪算法的逻辑描述229

10.6 群目标跟踪算法性能分析230

10.6.1 仿真环境230

10.6.2 仿真结果231

10.6.3 仿真分析232

10.7 小结233

附录10A234

第11章 多目标跟踪终结理论与航迹管理237

11.1 引言237

11.2 多目标跟踪终结理论237

11.2.1 序列概率比检验（SPRT）算法237

11.2.2 跟踪门方法238

11.2.3 代价函数法239

11.2.4 Bayes算法240

11.2.5 全邻Bayes算法241

11.2.6 算法性能分析241

11.3 航迹管理243

11.3.1 航迹号管理243

11.3.2 航迹质量管理249

11.3.3 信息融合系统中的航迹文件管理255

11.4 小结256

第12章 无源雷达数据处理257

12.1 引言257

12.2 有源雷达的局限性及无源雷达的优点257

12.3 无源雷达空间数据互联259

12.3.1 相位变化率法260

12.3.2 多普勒变化率和方位联合定位263

12.3.3 多普勒变化率和方位、俯仰联合定位264

12.3.4 多模型法265

12.3.5 基于修正极坐标的被动跟踪268

12.3.6 无源定位方法性能比较273

12.4 机载ESM定位273

12.5 测向无源定位最优布站276

12.5.1 定位模糊椭圆面积276

12.5.2 利用拉格朗日乘子法求解条件极值278

12.5.3 定位模糊椭圆面积最小准则下最优布站282

12.6 测时差无源定位284

12.6.1 定位模型284

12.6.2 二维情况284

12.6.3 三维情况286

12.7 无源雷达属性数据关联287

12.8 小结288

第13章 脉冲多普勒雷达数据处理289

13.1 引言289

13.2 PD雷达系统概述289

13.2.1 PD雷达的特点289

13.2.2 PD雷达跟踪系统290

13.3 PD雷达跟踪的典型算法292

13.3.1 最佳距离—速度互耦跟踪292

13.3.2 多目标跟踪294

13.3.3 带Dopp1er量测的目标跟踪295

13.4 PD雷达跟踪算法性能分析301

13.4.1 仿真环境与参数设置301

13.4.2 仿真结果与分析302

13.5 小结307

第14章 相控阵雷达数据处理308

14.1 引言308

14.2 相控阵雷达系统概述308

14.2.1 相控阵雷达的发展308

14.2.2 相控阵技术在现代雷达中的应用309

14.2.3 相控阵雷达的特点310

14.2.4 相控阵雷达的主要指标311

14.3 相控阵雷达系统结构及工作过程311

14.3.1 相控阵雷达系统结构311

14.3.2 相控阵雷达工作流程312

14.4 相控阵雷达数据处理313

14.4.1 杂波中单目标跟踪算法314

14.4.2 杂波中多目标跟踪算法317

14.4.3 自适应采样周期算法319

14.4.4 实时任务调度策略322

14.5 自适应采样周期算法性能分析327

14.5.1 仿真环境与参数设置327

14.5.2 仿真结果与分析329

14.5.3 比较与讨论330

14.6 小结331

第15章 雷达网误差配准算法332

15.1 引言332

15.2 系统误差的构成及影响332

15.2.1 系统误差的构成332

15.2.2 系统误差的影响333

15.3 固定雷达误差配准算法335

15.3.1 目标位置已知的误差配准335

15.3.2 实时质量控制（RTQC）算法336

15.3.3 最小二乘（LS）算法338

15.3.4 广义最小二乘（GLS）算法339

15.3.5 基于ECEF坐标系的广义最小二乘（ECEF-GLS）算法340

15.3.6 仿真分析343

15.4 机动雷达误差配准算法346

15.4.1 机动雷达系统建模方法346

15.4.2 目标位置已知的机动雷达配准算法349

15.4.3 机动雷达最大似然配准（MLRM）算法352

15.4.4 联合扩维误差配准（ASR）算法358

15.4.5 仿真分析359

15.5 小结362

第16章 雷达组网数据处理364

16.1 引言364

16.2 雷达网的设计与分析364

16.2.1 雷达网性能评价指标364

16.2.2 雷达网优化布站366

16.2.3 从抗干扰原则出发进行雷达布站仿真371

16.2.4 雷达组网应用举例373

16.3 单基地雷达组网数据处理374

16.3.1 单基地雷达组网数据处理流程374

16.3.2 单基地雷达组网的状态估计375

16.4 双基地雷达组网数据处理377

16.4.1 双基地雷达系统的基本定位关系377

16.4.2 双基地雷达组合估计379

16.4.3 双基地雷达组合估计可行性分析380

16.5 多基地雷达组网数据处理383

16.5.1 多基地雷达系统的跟踪原理384

16.5.2 多基地雷达组网系统的观测方程384

16.5.3 多基地跟踪系统数据处理的一般过程385

16.6 航迹关联386

16.7 小结388

第17章 雷达数据处理性能评估389

17.1 引言389

17.2 有关名词术语389

17.3 数据关联性能评估390

17.3.1 平均航迹起始时间390

17.3.2 航迹累积中断次数391

17.3.3 航迹模糊度391

17.3.4 航迹累积交换次数393

17.4 跟踪滤波性能评估393

17.4.1 航迹精度393

17.4.2 跟踪机动目标能力394

17.4.3 虚假航迹比例395

17.4.4 发散度395

17.4.5 有效度396

17.5 雷达网数据融合性能评估397

17.5.1 雷达覆盖范围重叠度397

17.5.2 航迹容量398

17.5.3 雷达网发现概率398

17.5.4 响应时间398

17.6 雷达数据处理算法的评估方法399

17.6.1 Monte Carlo方法399

17.6.2 解析法399

17.6.3 半实物仿真方法400

17.6.4 试验验证法400

17.7 小结401

第18章 雷达数据处理仿真技术402

18.1 引言402

18.2 系统仿真技术基础402

18.2.1 系统仿真技术的基本概念402

18.2.2 随机噪声的数字仿真404

18.3 雷达数据处理算法仿真408

18.3.1 目标运动模型的仿真408

18.3.2 观测过程的仿真411

18.3.3 跟踪滤波及航迹管理412

18.4 算法仿真示例416

18.5 小结420

第19章 雷达数据处理的实际应用421

19.1 引言421

19.2 在空中交通管制系统中的应用421

19.2.1 用途、组成和要求421

19.2.2 雷达数据处理结构422

19.2.3 空中交通管制实例424

19.3 在船用导航雷达中的应用430

19.4 在舰载雷达抑制杂波中的应用432

19.4.1 数据处理抑制杂波的原理432

19.4.2 舰载雷达数据处理杂波抑制的方法432

19.5 在地面激光雷达中的应用434

19.5.1 数据采集工作原理434

19.5.2 数据处理流程435

19.6 在海上监视系统中的应用437

19.6.1 用途、组成和要求437

19.6.2 海上控制系统的结构438

19.7 在舰队防空系统中的应用438

19.7.1 宙斯盾舰队防空系统组成及功能439

19.7.2 主要性能指标439

19.7.3 数据处理过程440

19.8 在舰炮火控雷达中的应用440

19.8.1 舰炮火控系统组成441

19.8.2 技术特点441

19.8.3 数据处理流程442

19.9 在机载预警雷达中的应用442

19.9.1 特点、组成和任务442

19.9.2 数据处理技术444

19.9.3 典型工作模式445

19.10 在对空警戒雷达组网中的应用447

19.10.1 雷达组网数据处理结构448

19.10.2 雷达组网数据处理关键技术448

19.11 在相控阵雷达中的应用450

19.11.1 功能特点450

19.11.2 数据处理流程450

19.11.3 试验举例451

19.12 小结453

第20章 回顾、建议与展望454

20.1 引言454

20.2 研究成果回顾454

20.3 问题与建议457

20.4 研究方向展望459

中英文缩写462

参考文献466