本书系统、全面地介绍了目标定位跟踪领域的研究成果，主要内容包括：估计理论和滤波方法、目标定位方法、目标跟踪方法、基于纯方位的水下目标定位跟踪方法、基于多传感器数据融合的跟踪方法。此外，还给出了一些定位跟踪方法应用的案例。本书可作为高等院校火力指挥与控制工程、指挥自动化专业本科生或研究生的教材或参考书，还可供从事信息工程、雷达工程、电子对抗、声呐工程、军事指挥等专业的科研人员和工程技术人员参考。
石章松 男，1975年7月生，教授，博导，海军高科技创新人才培养对象，研究方向为目标定位与跟踪、信息融合和火力指挥与控制。围绕舰艇火力协同指挥与控制研究领域，注重基础与应用结合的科学研究，主持博士后基金、总装十二预研、海军十二预研专用技术和背景型号项目、军内科研项目等共17项，主持国家自然科学基金1项。在国内外期刊及会议发表学术论文32篇，其中第一作者15篇，共同作者15篇，其中SCI收录1篇、EI收录13篇，出版著作1本（3）和国防出版译著基金资助译著1本（1）；获湖北省科技进步三等奖1项（1）、中船集团科技进步奖二等奖1项（8）；获得国防发明专利授权7项（4项排名1，3项排名2）和1项软件著作权（1）。指导硕士生8名，指导博士生3名，3人分获大学优秀硕士论文和优秀博士论文。
第一章 绪论 1
1.1 引言 1
1.2 基本概念 2
1.3 研究历史和发展概况 5
1.4 内容组织 7
思考题 8
第二章 估计理论和滤波方法 10
2.1 概述 10
2.2 估计理论 10
2.2.1 问题描述 10
2.2.2 估计值的统计特性 11
2.2.3 最小均方估计 14
2.2.4 极大验后估计和极大似然估计 16
2.2.5 线性最小均方估计 18
2.2.6 最小二乘估计和加权最小二乘估计 20
2.3 滤波方法 23
2.3.1 线性系统的概念 23
2.3.2 状态方程和观测方程 27
2.3.3 两点外推滤波 30
2.3.4 线性递推最小二乘滤波 31
2.3.5 线性卡尔曼滤波 35
2.3.6 常增益滤波 48
2.3.7 非线性滤波* 53
小结 64
思考题 65
第三章 目标定位方法 68
3.1 概述 68
3.2 空间几何基础 69
3.3 坐标系及坐标转换 72
3.3.1 定位坐标系 73
3.3.2 不同坐标系间数据的转换 74
3.3.3 观测量的站间坐标转换 81
3.4 定位误差的度量 86
3.4.1 三维正态分布 86
3.4.2 等概率密度椭球（误差椭球） 87
3.4.3 落入误差球的概率 88
3.4.4 球概率误差及圆概率误差 88
3.5 单站球坐标测量定位方法 90
3.5.1 定位的一般方法 90
3.5.2 定位误差分析 91
3.6 多站斜距离测量定位方法 93
3.6.1 定位原理 93
3.6.2 定位可实现性 95
3.6.3 定位误差 96
3.7 多站无源定位方法 99
3.7.1 测向交叉定位法 100
3.7.2 测时差定位法 102
小结 104
思考题 104
第四章 目标跟踪基本方法 105
4.1 概述 105
4.2 坐标系的选择 107
4.2.1 极坐标系 107
4.2.2 直角坐标系 108
4.3 数据预处理 111
4.3.1 野值剔除 111
4.3.2 数据压缩处理 113
4.4 跟踪起始 115
4.4.1 航迹建立方式 115
4.4.2 航迹头选择 116
4.4.3 航迹建立举例 117
4.4.4 航迹建立准则 118
4.5 数据关联 119
4.5.1 航迹相关过程 119
4.5.2 数据关联的一般步骤 128
4.5.3 典型数据关联方法 129
4.6 目标运动模型 137
4.6.1 目标运动特性 138
4.6.2 典型运动模型 140
4.7 量测模型 147
4.7.1 传感器坐标模型 148
4.7.2 笛卡儿坐标模型 148
4.7.3 量测转换分析 149
4.8 不同模型下的跟踪滤波方法 153
4.8.1 基于常速度模型的卡尔曼滤波算法 154
4.8.2 基于常加速度模型的卡尔曼滤波算法 156
4.8.3 基于机动目标“当前”统计模型的卡尔曼滤波算法 159
4.9 机动目标跟踪方法 159
4.9.1 机动检测自适应滤波 160
4.9.2 实时辨识自适应滤波 165
4.9.3 全面自适应滤波 167
4.10 航迹质量管理 172
4.10.1 基本概念 172
4.10.2 航迹管理方法 173
小结 175
思考题 175
第五章 基于纯方位的水下目标被动定位跟踪方法 177
5.1 概述 177
5.2 单站纯方位目标运动的可观测性分析 178
5.2.1 引言 178
5.2.2 问题描述 179
5.2.3 确定性方位测量的图解分析 181
5.2.4 系统的可观测性 188
5.3 单站纯方位目标定位与跟踪算法 197
5.3.1 系统模型描述 198
5.3.2 基于辅助变量的伪线性递推最小二乘估计算法 199
5.3.3 近似线性化的两阶段滤波算法 202
5.4 纯方位观测器平台机动航路优化 208
5.4.1 定位与跟踪误差的下限 209
5.4.2 航路优化问题的提出 212
5.4.3 观测器航路对定位精度的影响 214
5.4.4 潜艇典型航路的定位精度分析 217
5.4.5 航路优化的方法 226
小结 229
思考题 229
第六章 基于多传感器数据融合的目标跟踪 230
6.1 概述 230
6.1.1 数据融合的定义 230
6.1.2 多源数据融合模型 231
6.1.3 数据融合的主要处理内容 236
6.1.4 一个典型的数据关联-状态融合跟踪环 237
6.2 时间与空间配准 241
6.2.1 问题描述 241
6.2.2 时间配准算法 242
6.2.3 空间配准算法 244
6.3 航迹及其融合 257
6.3.1 基本概念 257
6.3.2 航迹关联 258
6.3.3 航迹融合 271
小结 277
思考题 278
第七章 目标定位跟踪方法应用 279
7.1 概述 279
7.2 火炮射击协同式检靶系统 279
7.2.1 现有检靶手段及分析 279
7.2.2 基于UWB定位的协同式检靶系统 280
7.3 无线声呐浮标网络目标跟踪系统 284
7.3.1 问题描述 285
7.3.2 目标跟踪算法 286
7.3.3 仿真分析 288
7.4 无人机姿态误差对目标定位精度影响研究 293
7.4.1 无人机姿态对测量目标点位置误差影响的数学模型 294
7.4.2 目标点位置误差的表示方法 296
7.4.3 仿真分析 297
小结 301
思考题 301
参考文献 302
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