前言

通过获取运动目标的距离信息，并利用这些随时间变化的距离序列来实时估计目标运动参数的技术，称为纯距离目标运动分析（Range-only Target Motion Analysis，RTMA）。随着无线传感器网络的不断发展，纯距离目标运动分析在舰艇雷达组网定位、声呐浮标搜潜、舰炮射击协同式检靶等领域中得到越来越广泛的应用。由于纯距离系统本质上的强非线性以及受到应用领域中观测条件的限制，因此，关于纯距离系统的可观测条件、目标定位与跟踪算法、单站机动航路优化、静止多站站址布局优化的理论研究成果很少，尚未形成完整的体系。

本书内容正是基于此背景展开的，将纯距离目标运动分析划分为单观测站和多观测站问题，开展系统可观测性、目标定位与跟踪算法、单站机动航路优化、静止多站站址布局优化的研究，丰富了这一领域的理论研究成果，同时围绕纯距离系统在水下声学传感器中的应用进行了论述。

本书由10章组成，主要内容如下：

第1章为绪论。介绍了纯距离目标运动分析的概念、研究现状、研究热点及本书的组织结构。

第2章研究了单站纯距离系统的可观测性问题。建立单站纯距离系统的数学模型，给出了可观测性定义，分析观测站与目标在不同运动规律下的可观测性条件。

第3章研究了单站纯距离系统目标定位与跟踪算法问题。从适用性的角度出发，分别给出了基于最小二乘原理、极大似然估计原理、无迹卡尔曼滤波的改进算法。

第4章研究了单站机动航路优化问题。采用可观测度及几何定位散布精度GDOP作为衡量目标定位跟踪精度的指标，从全局寻优与单步局部寻优角度分析了观测站在一次转向航路和匀速转弯航路时的优化航路。

第5章研究了多站纯距离系统的可观测性问题。建立了多站纯距离系统的数学模型，分析了影响多站纯距离系统可观测性的因素，并与多站纯方位系统、多站距离差系统可观测性条件进行了比较。

第6章研究了多站纯距离系统目标定位与跟踪算法问题。从适用性的角度出发，给出了“蛙跳”算法、集中融合式定位算法、基于最小二乘原理的线性迭代法与全局收敛迭代算法，以及基于简化入侵式野草优化理论的改进粒子滤波算法。

第7章研究了静止多站站址布局的优化问题。通过合理布局多观测站的几何位置，在观测站数量受限的情况下，建立了站址布局优化模型，提高了对目标的定位跟踪精度。

第8章研究了纯距离在水下声学传感器网络节点定位中的应用问题。

第9章研究了纯距离在水下声学传感器网络目标跟踪中的应用问题。

第10章设计了基于水下声学传感器网络的目标跟踪原型系统。

本书在编写过程中，得到了各级领导和机关业务部门的关心和支持。此外，电子工业出版社的支持及指导，为本书出版创造了许多便利条件，在此一并表示衷心的感谢。

在本书的编写过程中，参阅了许多著作和其他参考文献，在此谨向这些材料的原著作者表示诚挚的谢意。

由于作者水平有限，书中难免存在一些疏漏和不足，敬请批评、指正。

编著者
2018年9月