電子戰輻射源檢測與定位

尼古拉斯·A.奧唐納，Nicholas A.O'Donoughue博士是蘭德公司（RAND）的高級工程師，他通過蘭德公司聯邦資助研發中心Federally Funded Research and Development Centers為各類國防研究提供雷達、通信和電子戰方面的專業知識。他於2006年獲得維拉諾瓦大學的化學工程學士學位，並分別於2009年和2011年獲得卡內基梅隆大學電氣工程專業的碩士學位和博士學位。在獲得博士學位後，O'Donoughue博士於2012-2015年在麻省理工學院林肯實驗室的機載雷達系統和技術小組工作，致力於分析和開發機載地面監視雷達系統的電子戰技術。 O'Donoughue博士曾在2013-2015年作為講師通過麻省理工學院的專業教育計劃講授了多屆“構建雷達課程”，並於2015年春季在塔夫茨大學講授了雷達信號處理課程。 他曾榮獲國防科學與工程研究生獎學金，維拉諾瓦大學工程校友會院長Robert D.Lynch獎學金和維拉諾瓦大學計算機工程傑出學生獎章。他發表了40多篇科技期刊和會議論文，其中兩篇被選為最佳學生論文。Nicholas是IEEE的高級會員，也是Tau Beta Pi和Eta Kappa Nu工程榮譽學會的會員。

 

目錄

 

 

第1章概論

 

1.1威脅輻射源的檢測

 

1.2到達角估計

 

1.3威脅輻射源的定位

 

1.3.1定位

 

1.3.2星基定位

 

 

1.4本書關註的信號

 

1.5非軍事用途

 

1.6局限性

 

參考文獻

 

第一部分威脅輻射源檢測

 

 

第2章檢測理論

 

2.1背景

 

2.1.1變化源

 

2.1.2似然函數

 

2.1.3充分統計量

 

2.2二元假設檢測

 

2.3復合假設

 

2.4恆定虛警率檢測器

 

 

2.5問題集

 

參考文獻

 

第3章連續波信號檢測

 

3.1背景

 

3.2公式

 

3.3求解

 

3.3.1閾值選擇

 

3.3.2檢測算法

 

3.3.3檢測性能

 

3.4性能分析

 

3.4.1射頻傳播簡述

 

3.4.2調頻廣播塔檢測

 

3.4.3連續波雷達檢測

 

3.5問題集

 

參考文獻

 

 

 

 

 

 

 

第4章擴頻信號檢測

 

4.1背景

 

4.2公式

 

4.2.1DSSS編碼

 

4.2.2擴頻雷達信號

 

4.3解法

 

4.3.1能量檢測器

 

4.3.2循環平穩檢測器

 

4.3.3互相關檢測器

 

4.4性能分析

 

4.4.13G CDMA手機信號的檢測

 

4.4.2寬帶雷達脈沖的檢測

 

4.5局限性

 

4.6問題集

 

參考文獻

 

第5章掃描接收機

 

5.1數字接收機

 

5.2中頻接收機

 

5.3頻率分辨率

 

5.4問題集

 

參考文獻

 

第二部分到達角估計

 

第6章估計理論

 

6.1背景

 

6.2最大似然比估計

 

6.3其他估計器

 

6.3.1最小方差無偏估計量

 

6.3.2貝葉斯估計量

 

6.3.3最小二乘估計量

 

6.3.4凸估計量

 

6.3.5跟蹤估計

 

6.4性能指標

 

6.4.1均方根誤差

 

6.4.2克拉美羅下限

 

6.4.3角誤差方差和置信區間

 

6.5問題集

 

參考文獻

 

第7章測向系統

 

7.1基於波束方向圖的測向

 

7.1.1實現

 

7.1.2性能

 

7.2沃特森·瓦特測向

 

7.2.1實現

 

7.2.2性能

 

7.3基於多普勒的測向

 

7.3.1公式

 

7.3.2實現

 

7.3.3性能

 

7.4相位乾涉法

 

7.4.1實現

 

7.4.2性能

 

7.4.3解具有多個基線的模糊

 

7.5性能比較

 

7.6單脈沖測向

 

 

7.7問題集

 

參考文獻

 

第8章基於陣列的AOA

 

8.1背景

 

8.2公式

 

8.2.1多個平面波

 

8.2.2寬帶信號

 

8.2.3陣列波束形成

 

8.2.4非各向同性單元方向圖

 

8.2.5增益和波束寬度

 

8.2.6陣列錐度

 

8.2.7二維陣列

 

8.3求解

 

8.3.1信號模型

 

8.3.2最大似然估計

 

8.3.3波束形成器掃描

 

8.3.4基於子空間的方法

 

8.4性能分析

 

8.4.1高斯信號模型

 

8.4.2確定性信號模型

 

8.5問題集

 

參考文獻

 

第三部分威脅輻射源定位

 

 

第9章輻射源定位

 

9.1背景

 

9.2性能指標

 

9.2.1誤差橢圓

 

9.2.2CEP

 

9.2.3MATLAB代碼

 

9.3CRLB

 

9.4跟蹤儀

 

9.5定位算法

 

9.6問題集

 

參考文獻

 

第10章AOA三角測量

 

10.1背景

 

10.2公式

 

10.3求解

 

10.3.1兩次測量的幾何解

 

10.3.2三次或多次測量的幾何解

 

10.3.3最大似然估計

 

10.3.4疊代最小二乘

 

10.3.5梯度下降

 

10.4其他解法

 

10.5性能分析

 

10.6問題集

 

參考文獻

 

第11章TDOA

 

11.1背景

 

11.2公式

 

11.2.1等時線

 

11.2.2傳感器數量

 

11.3求解方法

 

11.3.1最大似然估計

 

11.3.2疊代最小二乘解

 

11.3.3梯度下降算法

 

11.3.4ChanHo方法

 

11.3.5球面法

 

11.4TDOA估計

 

11.4.1到達時間檢測

 

11.4.2互相關處理

 

11.4.3時鐘同步

 

11.5定位性能

 

11.6局限性

 

11.7問題集

 

參考文獻

 

第12章FDOA

 

12.1背景

 

12.2公式

 

12.3求解方法

 

12.3.1最大似然估計

 

12.3.2疊代最小二乘解

 

12.3.3梯度下降算法

 

12.3.4其他方法

 

12.4FDOA估計

 

12.4.1到達頻率估計

 

12.4.2FDOA估計

 

12.4.3頻率估計的局限性

 

12.5定位性能

 

12.6局限性

 

12.7問題集

 

參考文獻

 

第13章TDOA/FDOA組合

 

13.1背景

 

13.2公式

 

13.3求解方法

 

13.3.1數值易處理解

 

13.3.2其他解法

 

13.4聯合參數估計

 

13.4.1AOA估計

 

13.4.2時間/頻率差的聯合估計

 

13.4.3全協方差矩陣

 

13.5性能分析

 

13.6局限性

 

13.7問題集

 

參考文獻

 

附錄A概率和統計

 

A.1常見分佈

 

A.1.1高斯隨機變量

 

A.1.2復高斯隨機變量

 

A.1.3卡方隨機變量

 

A.1.4非中心卡方隨機變量

 

A.1.5Rayleigh隨機變量

 

A.1.6Rician隨機變量

 

A.2T分佈

 

A.3隨機向量

 

A.3.1高斯隨機向量

 

A.3.2復高斯隨機向量

 

參考文獻

 

附錄B射頻傳播

 

B.1自由空間傳播

 

B.2雙射線傳播

 

B.3菲涅耳區

 

B.4刀口衍射

 

B.5其他模型

 

B.6城市信號傳播

 

參考文獻

 

附錄C大氣吸收

 

C.1由氣體吸收造成的損耗

 

C.2由雨水吸收造成的損耗

 

C.3由雲霧吸收造成的損耗

 

C.4標準大氣

 

C.5封裝函數

 

C.6天頂衰減

 

C.7MATLAB工具箱和模型逼真度

 

參考文獻

 

附錄D系統噪聲

 

D.1加性高斯白噪聲

 

D.2有色噪聲

 

D.3天空噪聲

 

D.3.1宇宙噪聲

 

D.3.2大氣噪聲

 

D.3.3大地噪聲

 

D.4城市(人為)噪聲

 

參考文獻

 

作者簡介

 

索引