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纯距离目标运动分析也称为纯距离目标定位与跟踪，其本质是通过直接或间接手段获得观测站与目标之间的距离信息，并利用这些随时间变化的距离序列实时估计目标运动参数（位置、速度、航向、方位等）的方法。观测站与目标之间的距离信息一般是通过测量观测站与目标之间信号传递的时间（主要利用脉冲测量、扩频测距技术或相位测量等技术获得）计算得来的，因此纯距离目标定位方法也称为TOA方法（Time of Arrival，TOA）。TOA定位方式要求观测站之间、观测站与目标之间时钟统一，所以纯距离定位更适合应用于协作目标之间的协同定位，借助高精度时间同步技术，通过电缆延迟测算、统一授时，可以实现精确时钟同步（误差可达±80ps）。近年来，随着海军网络战的发展，纯距离问题在潜艇隐蔽协同攻击系统的水声传感器网络自组织、目标定位与跟踪等方面具有重要的应用价值。
高技术条件下，潜艇受到敌空中、水面、水下的“立体”威胁，由于水下隐蔽通信手段的限制，潜艇往往采用单艇独立作战的模式，单独完成目标探测、定位与跟踪、占位机动、武器射击和规避机动的过程。随着敌反潜能力的提高，使得单艘潜艇实施隐蔽作战变得越来越困难，不能做到与敌编队相抗衡。在纯方位测量条件下，单艇独立作战的局限性如表1-1所示 [1] 。
表1-1 单艇独立作战的局限性
倘若将多艘潜艇组织起来，进行协同隐蔽水下攻击，则可以突破敌反潜屏障，相互配合取得较好的作战效果，进而大幅度提高潜艇的攻击能力，“静、快、远、准”地打击敌人，并且有效地保存自己。在这一过程中，实现水下隐蔽协同作战最为关键。
水下协同作战是指潜艇指挥控制系统通过电磁和水声信道，从（向）其他潜艇、水面舰艇、岸基指挥所、各种配合侦察兵力等，隐蔽协同地获取（传递）信息，完成对目标进行武器攻击的过程。这种作战方式不仅能够使潜艇观测目标的能力多层化，而且可以使潜艇与海军其他兵力配合实施整体打击，从而大幅提升我海军潜艇部队的作战效能，主要表现在如下方面 [2] ：
（1）节点与节点之间、节点与潜艇之间利用短距离水声通信的方式实现信息交互，节点之间传递距离信息，完成网络的自组织和自定位，这减少了水声通信的暴露范围，实现了潜艇间的隐蔽协同；利用这种协同，可以保证各艘潜艇在零航速的运行状态下，仍能对敌目标进行精确定位，实现了“安静”的要求。
（2）理论分析表明，多站被动定位问题可以等效成一个“蛙跳”的单站问题，即可以看成一艘高速机动的“安静”潜艇实现对目标定位跟踪的过程 [3] ；同时，以传感器网络的前方节点作为直接的观测点，感知与目标之间的距离信息，可以大幅度提高目标运动参数的解算时间和求解精度，实现“快速、精确”的要求。
（3）考虑到潜艇受到能源、供给等因素的限制，在执行远海侦察、攻击任务时，通过给上述某些节点加装武器系统（鱼雷、水雷）等，形成攻击节点，扩展成为一种水下战术系统进行使用，利用多节点联合定位跟踪算法解算得到敌目标参数，为攻击节点提供目标指示，进而发动攻击，这可以使潜艇远离作战区域，进一步提高了安全性。
基于水下自组织网络的潜艇隐蔽协同作战系统以声学传感器网络作为水下潜艇通信的骨干网络，利用短距离多跳的通信方式自组织成网络，实现各作战单元间的实时通信，从而在作战编队内进行充分的战场信息交换，形成统一的作战态势和协同攻击策略，使潜艇编队在各种复杂的作战环境下，都具有良好的协同作战能力。潜艇隐蔽协同攻击示意图如图1-1所示。
图1-1 潜艇隐蔽协同攻击示意图
在这样一个复杂的系统中，水声传感器网络的研究是系统的研究基础。水声传感器网络的节点通常由飞机、潜艇或水面舰艇随机放到感兴趣的水域，节点通过短距离多跳的通信方式自组织成网，协作的感知、采集和处理网络覆盖区域中感知对象的信息，并发送给接收者 [4] 。水下声学传感器网络（水声网）与无线传感器网络特性的比较如表1-2所示。
表1-2 水声网与无线传感器网络特性的比较
水下声学传感器网络除具备一般自组织网络的性质外，还具有如下特点 [5-7] ：
（1）通信能力有限。
（2）节点数量多。
（3）网络拓扑结构变化频繁。
（4）计算和存储能力有限。
（5）能量有限。
节点定位问题是水声传感器网络研究中的一个重要问题。由于节点具有小体积、低能耗和低成本的特点，布放到待监测的区域时，不能为每个节点安装GPS系统，因此大多数节点的位置是未知的，只能通过某些定位手段使部分节点首先获得自身的位置信息，然后根据这些已知位置的节点，完成整个网络节点的自定位过程。同时，由于水下环境复杂，通常选择声信号作为水下信息传递的主要载体，通过计算时延，间接获得节点间的距离信息，完成节点自定位过程。此时若通过测量角度等手段进行定位，需要为每个节点安装额外的接收装置，不符合节点小体积的特点，易暴露自身。此外，受洋流等因素的干扰，水下传感器的姿态不稳，不容易获得较为准确的角度信息。因此，水下声学传感器网络的节点自定位过程是以距离为观测信息的定位过程。
以距离为观测信息的定位与跟踪还有很多其他方面的应用。如在舰炮射击协同式检靶系统中，纯距离定位因其独特优势，得到越来越广泛的应用。
中大口径舰炮担负着打击水面舰船、岛/岸目标的任务，同时具有一定的拦截来袭飞航式导弹、固定翼飞机、直升机和其他空中目标的能力，在岛礁争夺等海上作战和护航等国家海洋权益维护方面发挥着重要作用 [8] 。目前中大口径舰炮实弹射击训练脱靶量检测，基本采用人工方式，不可避免地存在测量和操作误差，评估结果不客观。为实现实时自动精确检靶，引入了无线传感器网络技术，通过测量加装合作声学信标的目标，采用协作定位模式，利用纯距离信息对弹丸进行准确定位跟踪。