水下纯方位系统可观测性Gram判别矩阵统计特性仿真分析(2)
4.5 观测站单角折线机动Gram判别矩阵特征参数统计特性仿真分析 26
4.6 观测站双角折线机动Gram判别矩阵特征参数统计特性仿真分析 30
4.7 小结 34
5 观测器圆弧运动可观测性Gram判别矩阵特性仿真分析 35
5.1 概述 35
5.2 行列式值 35
5.3 特征值 37
5.4 条件数 37
5.5 小结 38
结 论 39
致 谢 40
参考文献41
1 绪论
1.1 课题研究背景及意义
目标运动分析（Target Motion Analysis, TMA），在国防和民用相关领域都有重要的应用价值。
只利用目标的方位测量信息来估计目标运动参数，这个过程称为纯方位目标运动分析（Bearings-Only Target Motion Analysis, BOTMA）。BOTMA的应用价值在于：观察者能够在隐蔽的状态下，评估战场态势，完成对目标的定位，进而可以秘密地完成行动策划，并实施对目标的突然打击。目标定位参数估计算法的建立、算法性能的评价和改进、目标参数可求解条件的分析，这些问题一直都是这个领域所关注的。
由于系统在本质上具有非线性特征，并且在应用中受到观测条件的限制，上面所述问题的研究成果还不能达到理想状态。20世纪70年代以来，BOTMA问题一直备受人们的注意，被视为不断努力的方向。
1.2 国内外研究现状
很久以前，人类的活动就涉及到解释、估计、预测等问题。估计是指尽可能除去信号中的干扰，通过处理一系列实际测量值的误差，分离出所需的信息，以获得所需的数据估计值。纯方位目标运动分析指的是在不使用向外辐射能量的设备的情况下，只利用获取的目标方位信息，解得目标运动参数的过程，也即BOTMA问题。
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.2.3 目前国内外研究热点
至今，国内外的研究已经取得了很丰富的成果，对于匀速直线目标和静止目标的定位原理和方法都已经有了深入认识，发展了多种形态的定位算法，但是算法的性能还不够理想。对系统内在机理的研究，如可观测问题，取得的多是定性的认识，离满足应用需要还有相当的距离。因此，纯方位问题研究最初遇到的难点，如定位解存在的条件、算法的稳定性与稳健性、定位性能优化等问题还没有彻底解决，而且随着应用要求的提高，它们仍是今天有待深入研究的问题。
目前的研究热点主要有三个方面。
1）理论方面。国内外尤其是国外，对状态估计递推或迭代算法稳定性技术的研究还在深入，但纯粹的基于算法本身的改进，隔离观测站运动因素的影响，进展的期望不会太大。
因此，在理论上人们更重视从多个角度来解决算法的稳定性问题。首先是加强可观测性的理论研究，希望“预防式”地将算法置于良好的可观测状态中，以能得到稳定的解。其次是开展观测站最优机动策略的研究，期望能“在线”地改善系统的可观测性。这两个方面都是研究热点。
迭代算法本身需要初值的启动，系统的非线性原因使得解的收敛性会敏感于初值的选择。非迭代的拟线性算法似乎能摆脱这一问题，这是国内研究努力深化的方向。
2）应用方面。对多站定位问题研究的热度增强了起来。可能是网络传感器技术发展的推动以及现代网络中心战概念的牵引所致。尽管可以利用单站定位的研究成果，针对多站、运动目标的定位研究还在深入。单站目标运动分析问题也有很多的应用前景。在不对称信息战中，当网络传感器系统被瓦解时，该问题的应用要求变得很强烈。