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本书系统、全面地介绍了目标定位跟踪领域的研究成果，主要内容包括：估计理论和滤波方法、目标定位方法、目标跟踪方法、基于纯方位的水下目标定位跟踪方法、基于多传感器数据融合的跟踪方法。此外，还给出了一些定位跟踪方法应用的案例。本书可作为高等院校火力指挥与控制工程、指挥自动化专业本科生或研究生的教材或参考书，还可供从事信息工程、雷达工程、电子对抗、声呐工程、军事指挥等专业的科研人员和工程技术人员参考。

章 绪论1

1.1 引言1

1.2 基本概念2

1.3 研究历史和发展概况5

1.4 内容组织7

思考题8

第二章 估计理论和滤波方法10

2.1 概述10

2.2 估计理论10

2.2.1 问题描述10

2.2.2 估计值的统计特性11

2.2.3 小均方估计14

2.2.4 极大验后估计和极大似然估计16

2.2.5 线性 小均方估计18

2.2.6 小二乘估计和加权 小二乘估计20

2.3 滤波方法23

2.3.1 线性系统的概念23

2.3.2 状态方程和观测方程27

2.3.3 两点外推滤波30

2.3.4 线性递推 小二乘滤波31

2.3.5 线性卡尔曼滤波35

2.3.6 常增益滤波48

2.3.7 非线性滤波*53

小结64

思考题65

第三章 目标定位方法68

3.1 概述68

3.2 空间几何基础69

3.3 坐标系及坐标转换72

3.3.1 定位坐标系73

3.3.2 不同坐标系间数据的转换74

3.3.3 观测量的站间坐标转换81

3.4 定位误差的度量86

3.4.1 三维正态分布86

3.4.2 等概率密度椭球（误差椭球）87

3.4.3 落入误差球的概率88

3.4.4 球概率误差及圆概率误差88

3.5 单站球坐标测量定位方法90

3.5.1 定位的一般方法90

3.5.2 定位误差分析91

3.6 多站斜距离测量定位方法93

3.6.1 定位原理93

3.6.2 定位可实现性95

3.6.3 定位误差96

3.7 多站无源定位方法99

3.7.1 测向交叉定位法100

3.7.2 测时差定位法102

小结104

思考题104

第四章 目标跟踪基本方法105

4.1 概述105

4.2 坐标系的选择107

4.2.1 极坐标系107

4.2.2 直角坐标系108

4.3 数据预处理111

4.3.1 野值剔除111

4.3.2 数据压缩处理113

4.4 跟踪起始115

4.4.1 航迹建立方式115

4.4.2 航迹头选择116

4.4.3 航迹建立举例117

4.4.4 航迹建立准则118

4.5 数据关联119

4.5.1 航迹相关过程119

4.5.2 数据关联的一般步骤128

4.5.3 典型数据关联方法129

4.6 目标运动模型137

4.6.1 目标运动特性138

4.6.2 典型运动模型140

4.7 量测模型147

4.7.1 传感器坐标模型148

4.7.2 笛卡儿坐标模型148

4.7.3 量测转换分析149

4.8 不同模型下的跟踪滤波方法153

4.8.1 基于常速度模型的卡尔曼滤波算法154

4.8.2 基于常加速度模型的卡尔曼滤波算法156

4.8.3 基于机动目标“当前”统计模型的卡尔曼滤波算法159

4.9 机动目标跟踪方法159

4.9.1 机动检测自适应滤波160

4.9.2 实时辨识自适应滤波165

4.9.3 全面自适应滤波167

4.10 航迹质量管理172

4.10.1 基本概念172

4.10.2 航迹管理方法173

小结175

思考题175

第五章 基于纯方位的水下目标被动定位跟踪方法177

5.1 概述177

5.2 单站纯方位目标运动的可观测性分析178

5.2.1 引言178

5.2.2 问题描述179

5.2.3 确定性方位测量的图解分析181

5.2.4 系统的可观测性188

5.3 单站纯方位目标定位与跟踪算法197

5.3.1 系统模型描述198

5.3.2 基于辅助变量的伪线性递推 小二乘估计算法199

5.3.3 近似线性化的两阶段滤波算法202

5.4 纯方位观测器平台机动航路优化208

5.4.1 定位与跟踪误差的下限209

5.4.2 航路优化问题的提出212

5.4.3 观测器航路对定位精度的影响214

5.4.4 潜艇典型航路的定位精度分析217

5.4.5 航路优化的方法226

小结229

思考题229

第六章 基于多传感器数据融合的目标跟踪230

6.1 概述230

6.1.1 数据融合的定义230

6.1.2 多源数据融合模型231

6.1.3 数据融合的主要处理内容236

6.1.4 一个典型的数据关联-状态融合跟踪环237

6.2 时间与空间配准241

6.2.1 问题描述241

6.2.2 时间配准算法242

6.2.3 空间配准算法244

6.3 航迹及其融合257

6.3.1 基本概念257

6.3.2 航迹关联258

6.3.3 航迹融合271

小结277

思考题278

第七章 目标定位跟踪方法应用279

7.1 概述279

7.2 火 射击协同式检靶系统279

7.2.1 现有检靶手段及分析279

7.2.2 基于UWB定位的协同式检靶系统280

7.3 无线声呐浮标网络目标跟踪系统284

7.3.1 问题描述285

7.3.2 目标跟踪算法286

7.3.3 仿真分析288

7.4 无人机姿态误差对目标定位精度影响研究293

7.4.1 无人机姿态对测量目标点位置误差影响的数学模型294

7.4.2 目标点位置误差的表示方法296

7.4.3 仿真分析297

小结301

思考题301

参考文献302

石章松 男，1975年7月生，教授，博导，海军高科技创新人才培养对象，研究方向为目标定位与跟踪、信息融合和火力指挥与控制。围绕舰艇火力协同指挥与控制研究领域，注重基础与应用结合的科学研究，主持博士后基金、总装十二预研、海军十二预研专用技术和背景型号项目、军内科研项目等共17项，主持 自然科学基金1项。在 外期刊及会议发表学术论文32篇，其中 作者15篇，共同作者15篇，其中SCI收录1篇、EI收录13篇，出版著作1本（3）和国防出版译著基金资助译著1本（1）；获湖北省科技进步三等奖1项（1）、中船集团科技进步奖二等奖1项（8）；获得国防发明专利授权7项（4项排名1，3项排名2）和1项软件著作权（1）。指导硕士生8名，指导博士生3名，3人分获大学 硕士论文和 博士论文。

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