基於Taylor級數迭代的無源定位理論與方法 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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王鼎 著

圖書標籤:

• Taylor級數
• 無源定位
• 迭代算法
• 信號處理
• 定位理論
• 誤差分析
• 無綫通信
• 傳感器網絡
• 優化算法
• 數學建模

店鋪： 碧海簫音圖書專營店

齣版社： 電子工業齣版社

ISBN：9787121284809

商品編碼：29656802288

包裝：平裝

齣版時間：2016-04-01

基本信息

書名：基於Taylor級數迭代的無源定位理論與方法

定價：68.00元

作者：王鼎

齣版社：電子工業齣版社

齣版日期：2016-04-01

ISBN：9787121284809

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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內容提要

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基於Taylor級數迭代的目標位置解算方法在無源定位領域有著廣泛的應用，該類方法幾乎不受到定位觀測量的限製，具有較強的普適性。然而，現有的Taylor級數迭代定位算法大多是針對具體而特定的觀測方程所設計的，缺乏統一的計算模型和理論框架。對此，本書較全麵係統地介紹瞭基於Taylor級數迭代的無源定位理論與方法。依據現有的研究成果，本書將無源定位場景分成四大類：類是僅存在定位觀測量的觀測誤差而沒有係統誤差；第二類是觀測誤差和係統誤差同時存在；第三類是觀測誤差、係統誤差和校正源同時存在，並且校正源的位置已知；第四類是觀測誤差、係統誤差和校正源同時存在，但是校正源的位置存在測量誤差。針對上述四類定位場景，書中分彆描述瞭相應的Taylor級數迭代定位理論與方法，並設計瞭若乾定位算例用以驗證算法推導的正確性和理論性能分析的有效性。本書既可作為高等院校通信與電子工程、信息與信號處理、控製科學與工程、應用數學等學科有關研究的專題閱讀材料或研究生選修教材，也可作為從事通信、雷達、電子、航空航天等領域的科學工作者和工程技術人員自學或研究的參考書。

目錄

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作者介紹

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文摘

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序言

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無源定位技術：理論基礎、關鍵挑戰與前沿探索 無源定位，作為一種不依賴目標主動發射信號的偵測與定位技術，在軍事偵察、電子戰、通信導航、交通管理乃至新興的物聯網應用中占據著至關重要的地位。與有源定位（如雷達、GPS）相比，無源定位的優勢在於其隱蔽性強、不易被偵測、能有效探測隱形目標或低截獲概率目標，且不增加目標的能耗。然而，其固有的挑戰也使得無源定位技術的研究與發展充滿瞭深度與廣度。 一、 無源定位的核心理論基礎 無源定位的根本在於對目標輻射信號的被動接收和分析，並從中提取與目標位置相關的信息。這些信息主要來源於目標信號的傳播特性以及接收設備之間的時空關係。 1. 信號到達時間差（Time Difference of Arrival, TDOA）: 這是最經典的無源定位原理之一。當目標輻射的信號被至少三個（三維空間）或兩個（二維平麵）在不同位置的接收站接收時，由於傳播路徑長度的差異，信號到達不同接收站的時間會有所不同。接收站之間測量得到的信號到達時間差（TDOA）能夠約束目標位於一個以基綫長度和TDOA為參數的雙麯麵上。多個TDOA測量值可以進一步縮小目標所在的區域，最終確定目標位置。TDOA的精度直接影響定位精度，而測量誤差、接收站同步精度以及信號傳播路徑的復雜性（如多徑效應）是影響TDOA精度的主要因素。 2. 到達角（Angle of Arrival, AOA）: AOA定位利用目標輻射信號到達接收天綫陣列時與特定參考方嚮的夾角來確定目標位置。通過測量信號到達不同天綫單元的時間延遲或相位差，可以計算齣信號的到達方嚮。一個接收站配閤一個方嚮測量可以約束目標位於一條射綫（或直綫）上，而兩個或多個不同位置的接收站或者一個具有足夠口徑的天綫陣列則可以精確定位目標。AOA的精度受到陣列孔徑、陣元數量、信號頻率、信噪比以及目標信號的相乾性等因素的影響。 3. 信號強度差（Received Signal Strength Difference, RSSD）: 目標輻射的信號在空間中傳播時，其強度會隨著距離的增加而衰減。通過測量同一信號在不同接收站接收到的強度，可以估算齣目標與各接收站之間的距離，或者距離的相對差異。根據信號強度與距離的衰減模型（如自由空間傳播模型、對數距離模型等），可以推算齣目標的位置。RSSD方法通常需要較為精確的信號衰減模型以及接收站校準，且其精度易受環境因素（如障礙物、反射）和天綫方嚮圖的影響，通常不如TDOA和AOA精確。 4. 頻率差（Frequency Difference, FD）: 當目標處於運動狀態時，由於多普勒效應，目標輻射的信號在不同接收站接收到的頻率會發生偏移。如果接收站能夠精確測量接收到的信號頻率與其原始發射頻率之間的差值，並已知目標相對於接收站的徑嚮速度，則可以計算齣目標相對於接收站的距離。當有多個接收站時，多個FD測量值可以用於定位。FD方法對目標的速度和信號頻率的準確測量要求較高，且不易受信號強度影響，在某些特定場景下具有優勢。 5. 多普勒頻移（Doppler Shift）: 運動目標産生的多普勒頻移不僅可以用於FD定位，還可以提供目標速度信息。通過分析同一目標信號在不同時間、不同接收站接收到的多普勒頻移，可以推斷齣目標的運動軌跡和瞬時速度。結閤其他定位信息，多普勒信息可以顯著提高定位精度和魯棒性。 6. 其他新興的無源定位原理: 除瞭上述經典方法，還有一些新興的定位原理，例如基於極化特性的無源定位、基於信號模式識彆的無源定位、基於機器學習的無源定位等，它們利用更豐富的信號信息來提高定位性能。 二、 無源定位麵臨的關鍵挑戰 盡管無源定位具有諸多優勢，但在實際應用中，其性能受到多種因素的製約，並麵臨著一係列嚴峻的挑戰： 1. 目標信號的特性: 信號稀疏與間歇性: 許多目標（如通信設備、電子乾擾器）輻射的信號並非連續存在，而是間歇性或脈衝式的。這給數據的連續采集和有效利用帶來瞭睏難。 信號類型多樣與復雜: 目標可能輻射多種類型的信號，包括通信信號、雷達信號、調製信號等，這些信號的結構和調製方式各不相同，需要針對不同信號開發相應的解調、識彆和參數提取算法。 信號低截獲概率（LPI）: 現代電子設備可能采用低截獲概率技術，使得其信號非常微弱且難以被偵測。 信號未知性: 在某些軍事應用中，目標的信號類型和參數是未知的，需要進行信號的盲識彆與參數估計。 2. 接收站網絡的配置與同步: 網絡覆蓋與幾何構型: 接收站的數量、位置分布（幾何構型）對定位精度有著至關重要的影響。不佳的幾何構型（如基綫過短、接收站過於集中）會導緻定位精度顯著下降，甚至齣現模糊區域。 接收站同步精度: TDOA和FD等方法對接收站之間的時間同步精度要求極高。微小的時鍾偏差都可能導緻巨大的定位誤差。實現高精度的接收站同步（尤其是在大範圍部署時）是一個技術難點。 接收站的動態性: 部分無源定位場景可能涉及移動接收站，這使得幾何構型和同步更加復雜。 3. 信號傳播環境的復雜性: 多徑效應: 信號在傳播過程中會遇到反射、衍射和散射，産生多條傳播路徑到達接收站，形成多徑傳播。多徑效應會導緻信號失真、到達時間模糊，嚴重影響TDOA和AOA的測量精度。 遮擋與衰減: 物理障礙物（如建築物、地形）可能導緻信號被遮擋或嚴重衰減，影響信號的接收質量和有效探測距離。 電磁乾擾與噪聲: 復雜電磁環境下，各種外部乾擾信號和接收機自身的噪聲會降低信噪比，使得目標信號難以被準確提取和測量。 4. 測量誤差與數據處理: 測量噪聲: 信號接收、參數估計等環節都可能引入測量噪聲，直接影響定位的精度。 算法復雜度: 針對復雜場景下的無源定位，需要開發魯棒且高效的估計算法，這往往伴隨著較高的計算復雜度。 數據融閤: 融閤來自不同類型傳感器（如不同原理的無源傳感器）或不同時間、不同視角的測量數據，可以提高定位的魯棒性和精度，但數據融閤的策略和算法需要精心設計。 5. 隱蔽性與對抗性: 避免被偵測: 無源定位的優勢在於隱蔽，但接收站本身也可能暴露其存在，需要考慮接收站的隱蔽部署和低截獲能力。 對抗電子對抗: 在電子戰環境下，敵方可能會采取電子對抗措施（如信號欺騙、信號乾擾），以乾擾無源定位的正常工作。 三、 前沿探索與發展趨勢 為瞭剋服上述挑戰，無源定位技術的研究不斷深入，並在理論與實踐層麵湧現齣諸多前沿探索： 1. 智能化與機器學習: 信號盲識彆與參數估計: 利用深度學習等AI技術，能夠自動識彆未知信號類型，並準確估計其關鍵參數，剋服信號未知性帶來的挑戰。 多徑效應抑製與補償: 通過訓練神經網絡模型，可以學習復雜環境下的多徑傳播規律，並進行有效補償，提高定位精度。 自適應網絡優化: 基於AI算法，可以實時分析網絡拓撲和信號質量，自適應地調整接收站的工作模式或配置，以達到最佳定位效果。 魯棒性定位: 利用機器學習方法，能夠構建對噪聲、乾擾和信號不確定性更具魯棒性的定位算法。 2. 新型定位原理與技術: 基於信號紋理的定位: 探索利用信號的更細微特徵（如頻譜紋理、瞬時頻率變化規律）進行定位，以應對傳統方法難以解決的挑戰。 量子傳感與定位: 研究利用量子效應進行高精度測量，有望在未來實現超高精度的無源定位。 分布式與協同無源定位: 發展大規模分布式接收站網絡，利用協同處理技術，提高定位的覆蓋範圍和精度。 3. 高精度時間同步技術: 低成本高精度同步方案: 研發更經濟、更易於部署的高精度時間同步技術，如基於GNSS、基於網絡時間協議（NTP）的高級版本，以及無綫自組織網絡中的分布式同步算法。 4. 復雜環境下的模型建模與求解: 精細化傳播模型: 建立更精確、更符閤實際的信號傳播模型，考慮更多復雜環境因素，為定位算法提供更可靠的依據。 非綫性與全局優化: 發展更有效的非綫性優化算法和全局搜索策略，以解決復雜的無源定位逆問題。 5. 多傳感器信息融閤: 跨域信息融閤: 融閤來自不同類型無源傳感器（如射頻、紅外、聲學）的信息，以及有源傳感器信息（若可用），構建更全麵的目標態勢感知能力。 總之，無源定位技術是一個融閤瞭信號處理、通信原理、測量學、信息論以及近年來人工智能等多學科的交叉領域。其理論研究不斷深化，應用場景持續拓展，在國傢安全、社會發展等多個領域發揮著日益重要的作用。麵對層齣不窮的技術挑戰，未來的無源定位技術將朝著更智能、更精準、更魯棒、更自主的方嚮發展。

評分☆☆☆☆☆

從一個應用研究者的角度來看，這本書的實用價值是無可估量的。我尤其欣賞作者在案例分析上花費的篇幅。他不僅僅是給齣瞭理論模型，而是結閤瞭真實世界的傳感器噪聲、環境乾擾等復雜因素，展示瞭如何將純粹的數學工具轉化為能夠落地解決問題的工程方案。那些配圖和仿真結果非常直觀，幫助我迅速理解瞭不同參數設置對定位精度的影響。說實話，很多理論在實驗室裏看起來很完美，但在實際部署中卻處處碰壁，這本書提供瞭一條清晰的路徑，教我們如何跨越理論與實踐之間的鴻溝，讓我的項目推進速度明顯加快瞭。

評分☆☆☆☆☆

這本書的文字風格可以說是極為剋製而精準，沒有絲毫多餘的浮誇辭藻，每一個句子都像經過精密計算的指令一樣，高效地傳遞著信息。對於一個需要精確把握每一個技術細節的讀者來說，這種風格簡直是福音。我喜歡它那種近乎於“冷峻”的學術態度，它要求讀者必須全神貫注，因為任何一個疏忽都可能導緻對關鍵概念的誤解。這種閱讀體驗，就像是和一位經驗豐富、不苟言笑的大師進行一對一的學術交流，雖然過程需要集中精力，但收獲是巨大的，它迫使我提高瞭自身的閱讀和思考的嚴謹程度。

評分☆☆☆☆☆

如果讓我用一個詞來概括這本書給我的整體感受，那就是“啓發性”。它不僅解答瞭我現有的疑惑，更重要的是，它在我心中播下瞭許多新的研究方嚮的種子。作者在章節的末尾或某些關鍵論述中，不經意間觸及瞭一些前沿的、尚未完全成熟的課題，並給齣瞭未來可能的發展方嚮的展望。這些“留白”的地方，恰恰是最能激發一個有探索精神的讀者繼續深挖的動力。我感覺這本書不是一個終點，而是一個強有力的起點，它為我接下來的數年研究工作指明瞭清晰且富有挑戰性的方嚮，這對於一個學術工作者來說，其價值遠超書本本身的定價。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計給我留下瞭非常深刻的印象，那種深邃的藍色調搭配上簡潔有力的標題字體，立刻就傳達齣一種嚴謹、專業的學術氣息。我原本對這個領域瞭解不多，但光是這本書的裝幀和排版就足以讓我産生閱讀的欲望。內頁的紙張選擇也很考究，閱讀起來非常舒適，沒有廉價印刷品的反光和刺眼感，長時間閱讀也不會讓眼睛感到疲勞。這種對細節的關注，讓我對接下來的內容充滿瞭期待，覺得作者一定在內容的打磨上也投入瞭極大的心血。如果說書的“外在”能夠吸引人，那麼這本書的“內在”無疑更讓人著迷。它不僅僅是一本教材，更像是一份精心烹製的知識大餐，層層遞進，將復雜的概念用清晰的邏輯娓娓道來，讓我這個初學者也能逐步領略到其中的精妙。

評分☆☆☆☆☆

讀完這本書後，我最大的感受是作者的知識體係構建得極其紮實。他並沒有急於展示那些花哨的高級技巧，而是從最基礎的原理講起，穩紮穩打地鋪陳開來，每一步的推導都邏輯嚴密，讓人信服。特彆是對於那些在實際工程中常常遇到的“陷阱”和“盲點”，作者總能一針見血地指齣，並給齣切實可行的規避方案。這遠超齣瞭我之前讀過的一些同類書籍的水平，那些書往往隻是羅列公式，卻鮮少深入到背後的物理意義和實際限製。這本書則不同，它讓你在掌握“怎麼做”的同時，更明白瞭“為什麼這麼做”，這種深層次的理解是做研究和搞開發最寶貴的財富。