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第1章 概述1

1.1 相控阵雷达技术概述1

1.1.1 相控阵雷达的发展概况1

1.1.2 相控阵雷达的基本组成及工作过程2

1.1.3 相控阵雷达天线及电扫描技术2

1.2 相控阵雷达数据处理技术4

1.2.1 相控阵雷达中的嵌入式数字计算机的特点4

1.2.2 相控阵雷达中的计算机软件系统5

1.2.3 相控阵雷达数据处理系统的功能与特点6

1.3 相控阵雷达数据处理系统的应用举例9

1.3.1 一个相控阵雷达数据处理系统在防空系统中的应用9

1.3.2 典型的相控阵雷达数据处理系统在舰船指挥系统中的应用11

参考文献14

第2章 线性系统的最优估计16

2.1 引言16

2.2 随机估计的一般方法16

2.2.1 估计问题的构成16

2.2.2 最小二乘估计17

2.2.3 最小均方误差估计18

2.2.4 极大似然估计19

2.2.5 极大后验估计20

2.2.6 最小线性均方误差估计20

2.2.7 递推最小二乘估计22

2.3 线性系统的滤波方法25

2.3.1 状态估计问题25

2.3.2 离散线性系统的卡尔曼滤波25

2.3.3 卡尔曼滤波的基本性质28

2.3.4 连续时间系统的连续描述与离散描述的关系29

2.4 线性系统的可观测性和可控性30

2.4.1 系统的可观测性30

2.4.2 系统的可控性35

2.5 线性系统滤波器的稳定性37

2.5.1 稳定性的一般概念介绍37

2.5.2 离散最佳滤波器的稳定性40

2.6 线性系统滤波器的误差特性42

2.6.1 滤波器误差协方差矩阵P的上下界42

2.6.2 滤波器误差协方差矩阵的渐近性45

2.7 线性系统滤波器的模型误差的灵敏度分析47

2.8 滤波器的真实发散和模型误差补偿技术52

2.8.1 发散的例子及其分析52

2.8.2 限定下界法53

2.8.3 伪随机噪声法55

2.8.4 增益的直接加权56

2.8.5 扩张状态法56

2.8.6 衰减记忆57

2.8.7 限定记忆法57

2.9 目标运动模型58

2.9.1 常速度模型58

2.9.2 常加速度模型59

2.10 常增益滤波器60

2.10.1 常增益滤波器的设计60

2.10.2 α-β滤波器61

2.10.3 α-β-γ滤波器65

2.11 小结66

思考题67

参考文献69

第3章 非线性非高斯滤波71

3.1 引言71

3.2 近似高斯化的卡尔曼滤波71

3.2.1 扩展卡尔曼滤波（EKF）72

3.2.2 转换观测卡尔曼滤波（CMKF）76

3.2.3 Unscented卡尔曼滤波（UKF）77

3.3 近似高斯化滤波方法在相控阵雷达目标跟踪中的应用79

3.3.1 坐标系、测量模型及状态模型79

3.3.2 混合坐标系下EKF滤波和UKF滤波81

3.3.3 笛卡儿坐标系下CMKF滤波82

3.4 非高斯分布的直接估计（粒子滤波）82

3.5 小结83

思考题84

参考文献84

第4章 机动目标跟踪85

4.1 引言85

4.2 新息序列（Innovation）的基本性质85

4.3 单模型方法90

4.3.1 相关噪声模型——Singer模型90

4.3.2 机动目标的截断正态概率密度模型92

4.4 串行多模型方法101

4.4.1 调整过程噪声的方法101

4.4.2 输入估计方法102

4.4.3 变维数滤波方法104

4.4.4 检测及状态自适应调整滤波器107

4.4.5 修正的常增益自适应滤波方法113

4.5 并行多模型方法（IMM）120

4.5.1 方法描述120

4.5.2 静态多模型估计器120

4.5.3 动态多模型估计器122

4.5.4 GPB1多模型估计器（切换模型）124

4.5.5 GPB2多模型估计器（切换模型）125

4.5.6 交互式多模型估计器（IMM）127

4.6 小结131

思考题132

参考文献132

第5章 复杂环境中的目标跟踪136

5.1 引言136

5.2 测量的证实136

5.3 干扰环境中的单目标跟踪138

5.3.1 最近邻域滤波法（NNF）138

5.3.2 概率数据关联滤波器（PDAF）138

5.4 在干扰环境下的多目标跟踪142

5.5 模糊子集理论在多目标跟踪中的应用144

5.5.1 模糊最小方差估计145

5.5.2 多目标跟踪的模糊滤波算法146

5.5.3 模糊关系矩阵和隶属矩阵149

5.5.4 仿真实验结果150

5.6 编队飞行目标群的跟踪逻辑150

5.6.1 问题的提出150

5.6.2 群目标数据处理系统的逻辑功能151

5.7 运动载体环境下的目标跟踪问题159

5.7.1 舰载雷达跟踪问题概述159

5.7.2 参照系及坐标系159

5.7.3 相对速度与相对加速度的推导163

5.7.4 舰载雷达跟踪系统框图和仿真试验166

5.8 小结168

思考题169

参考文献169

第6章 相控阵雷达数据处理专题研究171

6.1 引言171

6.2 稠密多目标航迹初始化方法171

6.2.1 分群处理171

6.2.2 航迹初始化173

6.2.3 一个工程应用实例176

6.3 相控阵雷达工作方式的调度策略178

6.3.1 概述178

6.3.2 影响调度策略的主要因素178

6.3.3 自适应调度策略180

6.3.4 调度程序的设计方法182

6.3.5 仿真试验结果186

6.4 相控阵雷达数据率的自适应控制186

6.4.1 常增益变采样间隔滤波器187

6.4.2 变采样间隔算法188

6.4.3 仿真结果及结论189

6.5 专家系统及其在相控阵雷达数据处理系统中的应用191

6.5.1 专家系统发展概况191

6.5.2 专家系统的研究对象和结构191

6.5.3 一个相控阵雷达工作方式调度的专家系统——SOMPAR专家系统192

6.6 小结195

思考题196

参考文献196

第7章 系统仿真技术197

7.1 引言197

7.2 仿真系统的硬件环境197

7.3 系统仿真建模方法学198

7.3.1 系统仿真建模步骤198

7.3.2 确定系统仿真软件总体方案199

7.4 系统运动模型的仿真200

7.4.1 目标运动模型的仿真200

7.4.2 测量过程的仿真202

7.4.3 跟踪滤波及航迹管理207

7.5 小结213

7.6 附录：噪声协方差矩阵R（k）与初始协方差矩阵P（0/0）的计算214

思考题219

参考文献219

附录A 矩阵分析介绍220

A.1 状态空间概念220

A.1.1 纯量微分方程的状态空间描述220

A.1.2 状态空间的定义221

A.2 向量空间和矩阵运算222

A.2.1 线性空间定义222

A.2.2 线性相关与线性独立223

A.2.3 内积与范数224

A.2.4 n维欧氏空间的向量运算226

A.2.5 矩阵的秩228

A.2.6 矩阵运算229

A.3 矩阵的典型表示与正定阵236

A.3.1 矩阵的典型表示236

A.3.2 矩阵的特征值和特征向量237

A.3.3 正定矩阵的定义及其有关性质238

A.4 矩阵函数与矩阵方程244

A.4.1 矩阵函数及凯莱-哈密顿定理244

A.4.2 矩阵的范数245

A.4.3 矩阵级数245

A.4.4 齐次向量微分方程的解247

A.4.5 eAt的计算方法249

A.4.6 一般阵A化为约当标准型J251

A.4.7 非齐次向量微分方程的解252

A.4.8 矩阵Riccati方程及其解253

A.4.9 矩阵差分方程及其解255

参考文献256

附录B 随机过程的初步介绍257

B.1 基本概念257

B.1.1 随机过程的定义257

B.1.2 X（t）的有限维分布族257

B.2 一些特殊过程257

B.2.1 平稳随机过程257

B.2.2 正态过程258

B.2.3 马尔可夫过程259

B.2.4 二阶矩过程259

B.2.5 维纳过程（布朗运动）262

B.3 平稳过程的谱的概念263

B.3.1 平稳过程的谱263

B.3.2 白噪声264

参考文献265

附录C 数理统计266

C.1 基本概念266

C.2 抽样分布266

C.2.1 子样矩的数字特征266

C.2.2 x2分布267

C.2.3 学生氏t分布267

C.2.4 Fisher引理268

C.2.5 统计量268

C.2.6 二子样统计量268

C.3 参数估计269

C.3.1 参数的点估计270

C.3.2 区间估计279

C.4 假设检验282

C.4.1 显著性检验283

参考文献288